xref: /linux/mm/hmm.c (revision c719547f032d4610c7a20900baacae26d0b1ff3e)
1133ff0eaSJérôme Glisse /*
2133ff0eaSJérôme Glisse  * Copyright 2013 Red Hat Inc.
3133ff0eaSJérôme Glisse  *
4133ff0eaSJérôme Glisse  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5133ff0eaSJérôme Glisse  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6133ff0eaSJérôme Glisse  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7133ff0eaSJérôme Glisse  * (at your option) any later version.
8133ff0eaSJérôme Glisse  *
9133ff0eaSJérôme Glisse  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10133ff0eaSJérôme Glisse  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11133ff0eaSJérôme Glisse  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12133ff0eaSJérôme Glisse  * GNU General Public License for more details.
13133ff0eaSJérôme Glisse  *
14133ff0eaSJérôme Glisse  * Authors: Jérôme Glisse <jglisse@redhat.com>
15133ff0eaSJérôme Glisse  */
16133ff0eaSJérôme Glisse /*
17133ff0eaSJérôme Glisse  * Refer to include/linux/hmm.h for information about heterogeneous memory
18133ff0eaSJérôme Glisse  * management or HMM for short.
19133ff0eaSJérôme Glisse  */
20133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/mm.h>
21133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/hmm.h>
22858b54daSJérôme Glisse #include <linux/init.h>
23da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/rmap.h>
24da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swap.h>
25133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/slab.h>
26133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/sched.h>
274ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/mmzone.h>
284ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/pagemap.h>
29da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swapops.h>
30da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/hugetlb.h>
314ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memremap.h>
327b2d55d2SJérôme Glisse #include <linux/jump_label.h>
33c0b12405SJérôme Glisse #include <linux/mmu_notifier.h>
344ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memory_hotplug.h>
354ef589dcSJérôme Glisse 
364ef589dcSJérôme Glisse #define PA_SECTION_SIZE (1UL << PA_SECTION_SHIFT)
37133ff0eaSJérôme Glisse 
386b368cd4SJérôme Glisse #if defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) || defined(CONFIG_DEVICE_PUBLIC)
397b2d55d2SJérôme Glisse /*
407b2d55d2SJérôme Glisse  * Device private memory see HMM (Documentation/vm/hmm.txt) or hmm.h
417b2d55d2SJérôme Glisse  */
427b2d55d2SJérôme Glisse DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(device_private_key);
437b2d55d2SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(device_private_key);
446b368cd4SJérôme Glisse #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE || CONFIG_DEVICE_PUBLIC */
457b2d55d2SJérôme Glisse 
467b2d55d2SJérôme Glisse 
476b368cd4SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR)
48c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops;
49c0b12405SJérôme Glisse 
50133ff0eaSJérôme Glisse /*
51133ff0eaSJérôme Glisse  * struct hmm - HMM per mm struct
52133ff0eaSJérôme Glisse  *
53133ff0eaSJérôme Glisse  * @mm: mm struct this HMM struct is bound to
54da4c3c73SJérôme Glisse  * @lock: lock protecting ranges list
55c0b12405SJérôme Glisse  * @sequence: we track updates to the CPU page table with a sequence number
56da4c3c73SJérôme Glisse  * @ranges: list of range being snapshotted
57c0b12405SJérôme Glisse  * @mirrors: list of mirrors for this mm
58c0b12405SJérôme Glisse  * @mmu_notifier: mmu notifier to track updates to CPU page table
59c0b12405SJérôme Glisse  * @mirrors_sem: read/write semaphore protecting the mirrors list
60133ff0eaSJérôme Glisse  */
61133ff0eaSJérôme Glisse struct hmm {
62133ff0eaSJérôme Glisse 	struct mm_struct	*mm;
63da4c3c73SJérôme Glisse 	spinlock_t		lock;
64c0b12405SJérôme Glisse 	atomic_t		sequence;
65da4c3c73SJérôme Glisse 	struct list_head	ranges;
66c0b12405SJérôme Glisse 	struct list_head	mirrors;
67c0b12405SJérôme Glisse 	struct mmu_notifier	mmu_notifier;
68c0b12405SJérôme Glisse 	struct rw_semaphore	mirrors_sem;
69133ff0eaSJérôme Glisse };
70133ff0eaSJérôme Glisse 
71133ff0eaSJérôme Glisse /*
72133ff0eaSJérôme Glisse  * hmm_register - register HMM against an mm (HMM internal)
73133ff0eaSJérôme Glisse  *
74133ff0eaSJérôme Glisse  * @mm: mm struct to attach to
75133ff0eaSJérôme Glisse  *
76133ff0eaSJérôme Glisse  * This is not intended to be used directly by device drivers. It allocates an
77133ff0eaSJérôme Glisse  * HMM struct if mm does not have one, and initializes it.
78133ff0eaSJérôme Glisse  */
79133ff0eaSJérôme Glisse static struct hmm *hmm_register(struct mm_struct *mm)
80133ff0eaSJérôme Glisse {
81c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = READ_ONCE(mm->hmm);
82c0b12405SJérôme Glisse 	bool cleanup = false;
83133ff0eaSJérôme Glisse 
84133ff0eaSJérôme Glisse 	/*
85133ff0eaSJérôme Glisse 	 * The hmm struct can only be freed once the mm_struct goes away,
86133ff0eaSJérôme Glisse 	 * hence we should always have pre-allocated an new hmm struct
87133ff0eaSJérôme Glisse 	 * above.
88133ff0eaSJérôme Glisse 	 */
89c0b12405SJérôme Glisse 	if (hmm)
90c0b12405SJérôme Glisse 		return hmm;
91c0b12405SJérôme Glisse 
92c0b12405SJérôme Glisse 	hmm = kmalloc(sizeof(*hmm), GFP_KERNEL);
93c0b12405SJérôme Glisse 	if (!hmm)
94c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
95c0b12405SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->mirrors);
96c0b12405SJérôme Glisse 	init_rwsem(&hmm->mirrors_sem);
97c0b12405SJérôme Glisse 	atomic_set(&hmm->sequence, 0);
98c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = NULL;
99da4c3c73SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->ranges);
100da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock_init(&hmm->lock);
101c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mm = mm;
102c0b12405SJérôme Glisse 
103c0b12405SJérôme Glisse 	/*
104c0b12405SJérôme Glisse 	 * We should only get here if hold the mmap_sem in write mode ie on
105c0b12405SJérôme Glisse 	 * registration of first mirror through hmm_mirror_register()
106c0b12405SJérôme Glisse 	 */
107c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = &hmm_mmu_notifier_ops;
108c0b12405SJérôme Glisse 	if (__mmu_notifier_register(&hmm->mmu_notifier, mm)) {
109c0b12405SJérôme Glisse 		kfree(hmm);
110c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
111c0b12405SJérôme Glisse 	}
112c0b12405SJérôme Glisse 
113c0b12405SJérôme Glisse 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
114c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm->hmm)
115c0b12405SJérôme Glisse 		mm->hmm = hmm;
116c0b12405SJérôme Glisse 	else
117c0b12405SJérôme Glisse 		cleanup = true;
118c0b12405SJérôme Glisse 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
119c0b12405SJérôme Glisse 
120c0b12405SJérôme Glisse 	if (cleanup) {
121c0b12405SJérôme Glisse 		mmu_notifier_unregister(&hmm->mmu_notifier, mm);
122c0b12405SJérôme Glisse 		kfree(hmm);
123c0b12405SJérôme Glisse 	}
124c0b12405SJérôme Glisse 
125133ff0eaSJérôme Glisse 	return mm->hmm;
126133ff0eaSJérôme Glisse }
127133ff0eaSJérôme Glisse 
128133ff0eaSJérôme Glisse void hmm_mm_destroy(struct mm_struct *mm)
129133ff0eaSJérôme Glisse {
130133ff0eaSJérôme Glisse 	kfree(mm->hmm);
131133ff0eaSJérôme Glisse }
132c0b12405SJérôme Glisse 
133c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range(struct hmm *hmm,
134c0b12405SJérôme Glisse 				 enum hmm_update_type action,
135c0b12405SJérôme Glisse 				 unsigned long start,
136c0b12405SJérôme Glisse 				 unsigned long end)
137c0b12405SJérôme Glisse {
138c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
139da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range;
140da4c3c73SJérôme Glisse 
141da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
142da4c3c73SJérôme Glisse 	list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
143da4c3c73SJérôme Glisse 		unsigned long addr, idx, npages;
144da4c3c73SJérôme Glisse 
145da4c3c73SJérôme Glisse 		if (end < range->start || start >= range->end)
146da4c3c73SJérôme Glisse 			continue;
147da4c3c73SJérôme Glisse 
148da4c3c73SJérôme Glisse 		range->valid = false;
149da4c3c73SJérôme Glisse 		addr = max(start, range->start);
150da4c3c73SJérôme Glisse 		idx = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
151da4c3c73SJérôme Glisse 		npages = (min(range->end, end) - addr) >> PAGE_SHIFT;
152da4c3c73SJérôme Glisse 		memset(&range->pfns[idx], 0, sizeof(*range->pfns) * npages);
153da4c3c73SJérôme Glisse 	}
154da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
155c0b12405SJérôme Glisse 
156c0b12405SJérôme Glisse 	down_read(&hmm->mirrors_sem);
157c0b12405SJérôme Glisse 	list_for_each_entry(mirror, &hmm->mirrors, list)
158c0b12405SJérôme Glisse 		mirror->ops->sync_cpu_device_pagetables(mirror, action,
159c0b12405SJérôme Glisse 							start, end);
160c0b12405SJérôme Glisse 	up_read(&hmm->mirrors_sem);
161c0b12405SJérôme Glisse }
162c0b12405SJérôme Glisse 
163e1401513SRalph Campbell static void hmm_release(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
164e1401513SRalph Campbell {
165e1401513SRalph Campbell 	struct hmm_mirror *mirror;
166e1401513SRalph Campbell 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
167e1401513SRalph Campbell 
168e1401513SRalph Campbell 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
169e1401513SRalph Campbell 	mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors, struct hmm_mirror,
170e1401513SRalph Campbell 					  list);
171e1401513SRalph Campbell 	while (mirror) {
172e1401513SRalph Campbell 		list_del_init(&mirror->list);
173e1401513SRalph Campbell 		if (mirror->ops->release) {
174e1401513SRalph Campbell 			/*
175e1401513SRalph Campbell 			 * Drop mirrors_sem so callback can wait on any pending
176e1401513SRalph Campbell 			 * work that might itself trigger mmu_notifier callback
177e1401513SRalph Campbell 			 * and thus would deadlock with us.
178e1401513SRalph Campbell 			 */
179e1401513SRalph Campbell 			up_write(&hmm->mirrors_sem);
180e1401513SRalph Campbell 			mirror->ops->release(mirror);
181e1401513SRalph Campbell 			down_write(&hmm->mirrors_sem);
182e1401513SRalph Campbell 		}
183e1401513SRalph Campbell 		mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors,
184e1401513SRalph Campbell 						  struct hmm_mirror, list);
185e1401513SRalph Campbell 	}
186e1401513SRalph Campbell 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
187e1401513SRalph Campbell }
188e1401513SRalph Campbell 
189c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *mn,
190c0b12405SJérôme Glisse 				       struct mm_struct *mm,
191c0b12405SJérôme Glisse 				       unsigned long start,
192c0b12405SJérôme Glisse 				       unsigned long end)
193c0b12405SJérôme Glisse {
194c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
195c0b12405SJérôme Glisse 
196c0b12405SJérôme Glisse 	VM_BUG_ON(!hmm);
197c0b12405SJérôme Glisse 
198c0b12405SJérôme Glisse 	atomic_inc(&hmm->sequence);
199c0b12405SJérôme Glisse }
200c0b12405SJérôme Glisse 
201c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_end(struct mmu_notifier *mn,
202c0b12405SJérôme Glisse 				     struct mm_struct *mm,
203c0b12405SJérôme Glisse 				     unsigned long start,
204c0b12405SJérôme Glisse 				     unsigned long end)
205c0b12405SJérôme Glisse {
206c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
207c0b12405SJérôme Glisse 
208c0b12405SJérôme Glisse 	VM_BUG_ON(!hmm);
209c0b12405SJérôme Glisse 
210c0b12405SJérôme Glisse 	hmm_invalidate_range(mm->hmm, HMM_UPDATE_INVALIDATE, start, end);
211c0b12405SJérôme Glisse }
212c0b12405SJérôme Glisse 
213c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops = {
214e1401513SRalph Campbell 	.release		= hmm_release,
215c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_start	= hmm_invalidate_range_start,
216c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_end	= hmm_invalidate_range_end,
217c0b12405SJérôme Glisse };
218c0b12405SJérôme Glisse 
219c0b12405SJérôme Glisse /*
220c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_register() - register a mirror against an mm
221c0b12405SJérôme Glisse  *
222c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
223c0b12405SJérôme Glisse  * @mm: mm to register against
224c0b12405SJérôme Glisse  *
225c0b12405SJérôme Glisse  * To start mirroring a process address space, the device driver must register
226c0b12405SJérôme Glisse  * an HMM mirror struct.
227c0b12405SJérôme Glisse  *
228c0b12405SJérôme Glisse  * THE mm->mmap_sem MUST BE HELD IN WRITE MODE !
229c0b12405SJérôme Glisse  */
230c0b12405SJérôme Glisse int hmm_mirror_register(struct hmm_mirror *mirror, struct mm_struct *mm)
231c0b12405SJérôme Glisse {
232c0b12405SJérôme Glisse 	/* Sanity check */
233c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm || !mirror || !mirror->ops)
234c0b12405SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
235c0b12405SJérôme Glisse 
236c01cbba2SJérôme Glisse again:
237c0b12405SJérôme Glisse 	mirror->hmm = hmm_register(mm);
238c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mirror->hmm)
239c0b12405SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
240c0b12405SJérôme Glisse 
241c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
242c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mirror->hmm->mm == NULL) {
243c01cbba2SJérôme Glisse 		/*
244c01cbba2SJérôme Glisse 		 * A racing hmm_mirror_unregister() is about to destroy the hmm
245c01cbba2SJérôme Glisse 		 * struct. Try again to allocate a new one.
246c01cbba2SJérôme Glisse 		 */
247c01cbba2SJérôme Glisse 		up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
248c01cbba2SJérôme Glisse 		mirror->hmm = NULL;
249c01cbba2SJérôme Glisse 		goto again;
250c01cbba2SJérôme Glisse 	} else {
251c0b12405SJérôme Glisse 		list_add(&mirror->list, &mirror->hmm->mirrors);
252c0b12405SJérôme Glisse 		up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
253c01cbba2SJérôme Glisse 	}
254c0b12405SJérôme Glisse 
255c0b12405SJérôme Glisse 	return 0;
256c0b12405SJérôme Glisse }
257c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_register);
258c0b12405SJérôme Glisse 
259c0b12405SJérôme Glisse /*
260c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_unregister() - unregister a mirror
261c0b12405SJérôme Glisse  *
262c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
263c0b12405SJérôme Glisse  *
264c0b12405SJérôme Glisse  * Stop mirroring a process address space, and cleanup.
265c0b12405SJérôme Glisse  */
266c0b12405SJérôme Glisse void hmm_mirror_unregister(struct hmm_mirror *mirror)
267c0b12405SJérôme Glisse {
268c01cbba2SJérôme Glisse 	bool should_unregister = false;
269c01cbba2SJérôme Glisse 	struct mm_struct *mm;
270c01cbba2SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
271c0b12405SJérôme Glisse 
272c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mirror->hmm == NULL)
273c01cbba2SJérôme Glisse 		return;
274c01cbba2SJérôme Glisse 
275c01cbba2SJérôme Glisse 	hmm = mirror->hmm;
276c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
277e1401513SRalph Campbell 	list_del_init(&mirror->list);
278c01cbba2SJérôme Glisse 	should_unregister = list_empty(&hmm->mirrors);
279c01cbba2SJérôme Glisse 	mirror->hmm = NULL;
280c01cbba2SJérôme Glisse 	mm = hmm->mm;
281c01cbba2SJérôme Glisse 	hmm->mm = NULL;
282c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
283c01cbba2SJérôme Glisse 
284c01cbba2SJérôme Glisse 	if (!should_unregister || mm == NULL)
285c01cbba2SJérôme Glisse 		return;
286c01cbba2SJérôme Glisse 
287c01cbba2SJérôme Glisse 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
288c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mm->hmm == hmm)
289c01cbba2SJérôme Glisse 		mm->hmm = NULL;
290c01cbba2SJérôme Glisse 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
291c01cbba2SJérôme Glisse 
292c01cbba2SJérôme Glisse 	mmu_notifier_unregister_no_release(&hmm->mmu_notifier, mm);
293c01cbba2SJérôme Glisse 	kfree(hmm);
294c0b12405SJérôme Glisse }
295c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_unregister);
296da4c3c73SJérôme Glisse 
29774eee180SJérôme Glisse struct hmm_vma_walk {
29874eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range	*range;
29974eee180SJérôme Glisse 	unsigned long		last;
30074eee180SJérôme Glisse 	bool			fault;
30174eee180SJérôme Glisse 	bool			block;
30274eee180SJérôme Glisse 	bool			write;
30374eee180SJérôme Glisse };
30474eee180SJérôme Glisse 
30574eee180SJérôme Glisse static int hmm_vma_do_fault(struct mm_walk *walk,
30674eee180SJérôme Glisse 			    unsigned long addr,
30774eee180SJérôme Glisse 			    hmm_pfn_t *pfn)
30874eee180SJérôme Glisse {
30974eee180SJérôme Glisse 	unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_REMOTE;
31074eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
31174eee180SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
31274eee180SJérôme Glisse 	int r;
31374eee180SJérôme Glisse 
31474eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->block ? 0 : FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
31574eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
31674eee180SJérôme Glisse 	r = handle_mm_fault(vma, addr, flags);
31774eee180SJérôme Glisse 	if (r & VM_FAULT_RETRY)
31874eee180SJérôme Glisse 		return -EBUSY;
31974eee180SJérôme Glisse 	if (r & VM_FAULT_ERROR) {
32074eee180SJérôme Glisse 		*pfn = HMM_PFN_ERROR;
32174eee180SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
32274eee180SJérôme Glisse 	}
32374eee180SJérôme Glisse 
32474eee180SJérôme Glisse 	return -EAGAIN;
32574eee180SJérôme Glisse }
32674eee180SJérôme Glisse 
327da4c3c73SJérôme Glisse static void hmm_pfns_special(hmm_pfn_t *pfns,
328da4c3c73SJérôme Glisse 			     unsigned long addr,
329da4c3c73SJérôme Glisse 			     unsigned long end)
330da4c3c73SJérôme Glisse {
331da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, pfns++)
332da4c3c73SJérôme Glisse 		*pfns = HMM_PFN_SPECIAL;
333da4c3c73SJérôme Glisse }
334da4c3c73SJérôme Glisse 
335da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_pfns_bad(unsigned long addr,
336da4c3c73SJérôme Glisse 			unsigned long end,
337da4c3c73SJérôme Glisse 			struct mm_walk *walk)
338da4c3c73SJérôme Glisse {
339*c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
340*c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
341da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm_pfn_t *pfns = range->pfns;
342da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
343da4c3c73SJérôme Glisse 
344da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
345da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++)
346da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = HMM_PFN_ERROR;
347da4c3c73SJérôme Glisse 
348da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
349da4c3c73SJérôme Glisse }
350da4c3c73SJérôme Glisse 
35174eee180SJérôme Glisse static void hmm_pfns_clear(hmm_pfn_t *pfns,
35274eee180SJérôme Glisse 			   unsigned long addr,
35374eee180SJérôme Glisse 			   unsigned long end)
35474eee180SJérôme Glisse {
35574eee180SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, pfns++)
35674eee180SJérôme Glisse 		*pfns = 0;
35774eee180SJérôme Glisse }
35874eee180SJérôme Glisse 
359da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole(unsigned long addr,
360da4c3c73SJérôme Glisse 			     unsigned long end,
361da4c3c73SJérôme Glisse 			     struct mm_walk *walk)
362da4c3c73SJérôme Glisse {
36374eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
36474eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
365da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm_pfn_t *pfns = range->pfns;
366da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
367da4c3c73SJérôme Glisse 
36874eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
369da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
37074eee180SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++) {
371da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = HMM_PFN_EMPTY;
37274eee180SJérôme Glisse 		if (hmm_vma_walk->fault) {
37374eee180SJérôme Glisse 			int ret;
374da4c3c73SJérôme Glisse 
37574eee180SJérôme Glisse 			ret = hmm_vma_do_fault(walk, addr, &pfns[i]);
37674eee180SJérôme Glisse 			if (ret != -EAGAIN)
37774eee180SJérôme Glisse 				return ret;
37874eee180SJérôme Glisse 		}
37974eee180SJérôme Glisse 	}
38074eee180SJérôme Glisse 
38174eee180SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk->fault ? -EAGAIN : 0;
382da4c3c73SJérôme Glisse }
383da4c3c73SJérôme Glisse 
384da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_clear(unsigned long addr,
385da4c3c73SJérôme Glisse 			      unsigned long end,
386da4c3c73SJérôme Glisse 			      struct mm_walk *walk)
387da4c3c73SJérôme Glisse {
38874eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
38974eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
390da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm_pfn_t *pfns = range->pfns;
391da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
392da4c3c73SJérôme Glisse 
39374eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
394da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
39574eee180SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++) {
396da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = 0;
39774eee180SJérôme Glisse 		if (hmm_vma_walk->fault) {
39874eee180SJérôme Glisse 			int ret;
399da4c3c73SJérôme Glisse 
40074eee180SJérôme Glisse 			ret = hmm_vma_do_fault(walk, addr, &pfns[i]);
40174eee180SJérôme Glisse 			if (ret != -EAGAIN)
40274eee180SJérôme Glisse 				return ret;
40374eee180SJérôme Glisse 		}
40474eee180SJérôme Glisse 	}
40574eee180SJérôme Glisse 
40674eee180SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk->fault ? -EAGAIN : 0;
407da4c3c73SJérôme Glisse }
408da4c3c73SJérôme Glisse 
409da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pmd(pmd_t *pmdp,
410da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
411da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
412da4c3c73SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
413da4c3c73SJérôme Glisse {
41474eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
41574eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
416da4c3c73SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
417da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm_pfn_t *pfns = range->pfns;
418da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i;
41974eee180SJérôme Glisse 	bool write_fault;
420da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm_pfn_t flag;
421da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_t *ptep;
422da4c3c73SJérôme Glisse 
423da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
424da4c3c73SJérôme Glisse 	flag = vma->vm_flags & VM_READ ? HMM_PFN_READ : 0;
42574eee180SJérôme Glisse 	write_fault = hmm_vma_walk->fault & hmm_vma_walk->write;
426da4c3c73SJérôme Glisse 
427da4c3c73SJérôme Glisse again:
428da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_none(*pmdp))
429da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
430da4c3c73SJérôme Glisse 
431da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_huge(*pmdp) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB)
432da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
433da4c3c73SJérôme Glisse 
434da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_devmap(*pmdp) || pmd_trans_huge(*pmdp)) {
435da4c3c73SJérôme Glisse 		unsigned long pfn;
436da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd_t pmd;
437da4c3c73SJérôme Glisse 
438da4c3c73SJérôme Glisse 		/*
439da4c3c73SJérôme Glisse 		 * No need to take pmd_lock here, even if some other threads
440da4c3c73SJérôme Glisse 		 * is splitting the huge pmd we will get that event through
441da4c3c73SJérôme Glisse 		 * mmu_notifier callback.
442da4c3c73SJérôme Glisse 		 *
443da4c3c73SJérôme Glisse 		 * So just read pmd value and check again its a transparent
444da4c3c73SJérôme Glisse 		 * huge or device mapping one and compute corresponding pfn
445da4c3c73SJérôme Glisse 		 * values.
446da4c3c73SJérôme Glisse 		 */
447da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd = pmd_read_atomic(pmdp);
448da4c3c73SJérôme Glisse 		barrier();
449da4c3c73SJérôme Glisse 		if (!pmd_devmap(pmd) && !pmd_trans_huge(pmd))
450da4c3c73SJérôme Glisse 			goto again;
451da4c3c73SJérôme Glisse 		if (pmd_protnone(pmd))
452da4c3c73SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_clear(start, end, walk);
453da4c3c73SJérôme Glisse 
454f6f37321SLinus Torvalds 		if (write_fault && !pmd_write(pmd))
45574eee180SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_clear(start, end, walk);
45674eee180SJérôme Glisse 
457da4c3c73SJérôme Glisse 		pfn = pmd_pfn(pmd) + pte_index(addr);
458f6f37321SLinus Torvalds 		flag |= pmd_write(pmd) ? HMM_PFN_WRITE : 0;
459da4c3c73SJérôme Glisse 		for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++, pfn++)
460da4c3c73SJérôme Glisse 			pfns[i] = hmm_pfn_t_from_pfn(pfn) | flag;
461da4c3c73SJérôme Glisse 		return 0;
462da4c3c73SJérôme Glisse 	}
463da4c3c73SJérôme Glisse 
464da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_bad(*pmdp))
465da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
466da4c3c73SJérôme Glisse 
467da4c3c73SJérôme Glisse 	ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
468da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++, i++) {
469da4c3c73SJérôme Glisse 		pte_t pte = *ptep;
470da4c3c73SJérôme Glisse 
471da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = 0;
472da4c3c73SJérôme Glisse 
47374eee180SJérôme Glisse 		if (pte_none(pte)) {
474da4c3c73SJérôme Glisse 			pfns[i] = HMM_PFN_EMPTY;
47574eee180SJérôme Glisse 			if (hmm_vma_walk->fault)
47674eee180SJérôme Glisse 				goto fault;
477da4c3c73SJérôme Glisse 			continue;
478da4c3c73SJérôme Glisse 		}
479da4c3c73SJérôme Glisse 
48074eee180SJérôme Glisse 		if (!pte_present(pte)) {
4818d63e4cdSRalph Campbell 			swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
48274eee180SJérôme Glisse 
48374eee180SJérôme Glisse 			if (!non_swap_entry(entry)) {
48474eee180SJérôme Glisse 				if (hmm_vma_walk->fault)
48574eee180SJérôme Glisse 					goto fault;
48674eee180SJérôme Glisse 				continue;
48774eee180SJérôme Glisse 			}
48874eee180SJérôme Glisse 
48974eee180SJérôme Glisse 			/*
49074eee180SJérôme Glisse 			 * This is a special swap entry, ignore migration, use
49174eee180SJérôme Glisse 			 * device and report anything else as error.
49274eee180SJérôme Glisse 			 */
4934ef589dcSJérôme Glisse 			if (is_device_private_entry(entry)) {
4944ef589dcSJérôme Glisse 				pfns[i] = hmm_pfn_t_from_pfn(swp_offset(entry));
4954ef589dcSJérôme Glisse 				if (is_write_device_private_entry(entry)) {
4964ef589dcSJérôme Glisse 					pfns[i] |= HMM_PFN_WRITE;
4974ef589dcSJérôme Glisse 				} else if (write_fault)
4984ef589dcSJérôme Glisse 					goto fault;
4994ef589dcSJérôme Glisse 				pfns[i] |= HMM_PFN_DEVICE_UNADDRESSABLE;
5004ef589dcSJérôme Glisse 				pfns[i] |= flag;
5014ef589dcSJérôme Glisse 			} else if (is_migration_entry(entry)) {
50274eee180SJérôme Glisse 				if (hmm_vma_walk->fault) {
50374eee180SJérôme Glisse 					pte_unmap(ptep);
50474eee180SJérôme Glisse 					hmm_vma_walk->last = addr;
50574eee180SJérôme Glisse 					migration_entry_wait(vma->vm_mm,
50674eee180SJérôme Glisse 							     pmdp, addr);
50774eee180SJérôme Glisse 					return -EAGAIN;
50874eee180SJérôme Glisse 				}
50974eee180SJérôme Glisse 				continue;
51074eee180SJérôme Glisse 			} else {
51174eee180SJérôme Glisse 				/* Report error for everything else */
51274eee180SJérôme Glisse 				pfns[i] = HMM_PFN_ERROR;
51374eee180SJérôme Glisse 			}
51474eee180SJérôme Glisse 			continue;
51574eee180SJérôme Glisse 		}
51674eee180SJérôme Glisse 
517f6f37321SLinus Torvalds 		if (write_fault && !pte_write(pte))
51874eee180SJérôme Glisse 			goto fault;
51974eee180SJérôme Glisse 
520da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = hmm_pfn_t_from_pfn(pte_pfn(pte)) | flag;
521f6f37321SLinus Torvalds 		pfns[i] |= pte_write(pte) ? HMM_PFN_WRITE : 0;
52274eee180SJérôme Glisse 		continue;
52374eee180SJérôme Glisse 
52474eee180SJérôme Glisse fault:
52574eee180SJérôme Glisse 		pte_unmap(ptep);
52674eee180SJérôme Glisse 		/* Fault all pages in range */
52774eee180SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_clear(start, end, walk);
528da4c3c73SJérôme Glisse 	}
529da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep - 1);
530da4c3c73SJérôme Glisse 
531da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
532da4c3c73SJérôme Glisse }
533da4c3c73SJérôme Glisse 
534da4c3c73SJérôme Glisse /*
535da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_get_pfns() - snapshot CPU page table for a range of virtual addresses
536da4c3c73SJérôme Glisse  * @vma: virtual memory area containing the virtual address range
537da4c3c73SJérôme Glisse  * @range: used to track snapshot validity
538da4c3c73SJérôme Glisse  * @start: range virtual start address (inclusive)
539da4c3c73SJérôme Glisse  * @end: range virtual end address (exclusive)
540da4c3c73SJérôme Glisse  * @entries: array of hmm_pfn_t: provided by the caller, filled in by function
541da4c3c73SJérôme Glisse  * Returns: -EINVAL if invalid argument, -ENOMEM out of memory, 0 success
542da4c3c73SJérôme Glisse  *
543da4c3c73SJérôme Glisse  * This snapshots the CPU page table for a range of virtual addresses. Snapshot
544da4c3c73SJérôme Glisse  * validity is tracked by range struct. See hmm_vma_range_done() for further
545da4c3c73SJérôme Glisse  * information.
546da4c3c73SJérôme Glisse  *
547da4c3c73SJérôme Glisse  * The range struct is initialized here. It tracks the CPU page table, but only
548da4c3c73SJérôme Glisse  * if the function returns success (0), in which case the caller must then call
549da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_range_done() to stop CPU page table update tracking on this range.
550da4c3c73SJérôme Glisse  *
551da4c3c73SJérôme Glisse  * NOT CALLING hmm_vma_range_done() IF FUNCTION RETURNS 0 WILL LEAD TO SERIOUS
552da4c3c73SJérôme Glisse  * MEMORY CORRUPTION ! YOU HAVE BEEN WARNED !
553da4c3c73SJérôme Glisse  */
554da4c3c73SJérôme Glisse int hmm_vma_get_pfns(struct vm_area_struct *vma,
555da4c3c73SJérôme Glisse 		     struct hmm_range *range,
556da4c3c73SJérôme Glisse 		     unsigned long start,
557da4c3c73SJérôme Glisse 		     unsigned long end,
558da4c3c73SJérôme Glisse 		     hmm_pfn_t *pfns)
559da4c3c73SJérôme Glisse {
56074eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
561da4c3c73SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
562da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
563da4c3c73SJérôme Glisse 
564da4c3c73SJérôme Glisse 	/* FIXME support hugetlb fs */
565da4c3c73SJérôme Glisse 	if (is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)) {
566da4c3c73SJérôme Glisse 		hmm_pfns_special(pfns, start, end);
567da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
568da4c3c73SJérôme Glisse 	}
569da4c3c73SJérôme Glisse 
570da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Sanity check, this really should not happen ! */
571da4c3c73SJérôme Glisse 	if (start < vma->vm_start || start >= vma->vm_end)
572da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
573da4c3c73SJérôme Glisse 	if (end < vma->vm_start || end > vma->vm_end)
574da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
575da4c3c73SJérôme Glisse 
576da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
577da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm)
578da4c3c73SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
579da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Caller must have registered a mirror, via hmm_mirror_register() ! */
580da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm->mmu_notifier.ops)
581da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
582da4c3c73SJérôme Glisse 
583da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Initialize range to track CPU page table update */
584da4c3c73SJérôme Glisse 	range->start = start;
585da4c3c73SJérôme Glisse 	range->pfns = pfns;
586da4c3c73SJérôme Glisse 	range->end = end;
587da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
588da4c3c73SJérôme Glisse 	range->valid = true;
589da4c3c73SJérôme Glisse 	list_add_rcu(&range->list, &hmm->ranges);
590da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
591da4c3c73SJérôme Glisse 
59274eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.fault = false;
59374eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.range = range;
59474eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
59574eee180SJérôme Glisse 
596da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.vma = vma;
597da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.mm = vma->vm_mm;
598da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_entry = NULL;
599da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.test_walk = NULL;
600da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
601da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
602da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
603da4c3c73SJérôme Glisse 
604da4c3c73SJérôme Glisse 	walk_page_range(start, end, &mm_walk);
605da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
606da4c3c73SJérôme Glisse }
607da4c3c73SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_get_pfns);
608da4c3c73SJérôme Glisse 
609da4c3c73SJérôme Glisse /*
610da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_range_done() - stop tracking change to CPU page table over a range
611da4c3c73SJérôme Glisse  * @vma: virtual memory area containing the virtual address range
612da4c3c73SJérôme Glisse  * @range: range being tracked
613da4c3c73SJérôme Glisse  * Returns: false if range data has been invalidated, true otherwise
614da4c3c73SJérôme Glisse  *
615da4c3c73SJérôme Glisse  * Range struct is used to track updates to the CPU page table after a call to
616da4c3c73SJérôme Glisse  * either hmm_vma_get_pfns() or hmm_vma_fault(). Once the device driver is done
617da4c3c73SJérôme Glisse  * using the data,  or wants to lock updates to the data it got from those
618da4c3c73SJérôme Glisse  * functions, it must call the hmm_vma_range_done() function, which will then
619da4c3c73SJérôme Glisse  * stop tracking CPU page table updates.
620da4c3c73SJérôme Glisse  *
621da4c3c73SJérôme Glisse  * Note that device driver must still implement general CPU page table update
622da4c3c73SJérôme Glisse  * tracking either by using hmm_mirror (see hmm_mirror_register()) or by using
623da4c3c73SJérôme Glisse  * the mmu_notifier API directly.
624da4c3c73SJérôme Glisse  *
625da4c3c73SJérôme Glisse  * CPU page table update tracking done through hmm_range is only temporary and
626da4c3c73SJérôme Glisse  * to be used while trying to duplicate CPU page table contents for a range of
627da4c3c73SJérôme Glisse  * virtual addresses.
628da4c3c73SJérôme Glisse  *
629da4c3c73SJérôme Glisse  * There are two ways to use this :
630da4c3c73SJérôme Glisse  * again:
63174eee180SJérôme Glisse  *   hmm_vma_get_pfns(vma, range, start, end, pfns); or hmm_vma_fault(...);
632da4c3c73SJérôme Glisse  *   trans = device_build_page_table_update_transaction(pfns);
633da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_lock();
634da4c3c73SJérôme Glisse  *   if (!hmm_vma_range_done(vma, range)) {
635da4c3c73SJérôme Glisse  *     device_page_table_unlock();
636da4c3c73SJérôme Glisse  *     goto again;
637da4c3c73SJérôme Glisse  *   }
638da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_commit_transaction(trans);
639da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_unlock();
640da4c3c73SJérôme Glisse  *
641da4c3c73SJérôme Glisse  * Or:
64274eee180SJérôme Glisse  *   hmm_vma_get_pfns(vma, range, start, end, pfns); or hmm_vma_fault(...);
643da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_lock();
644da4c3c73SJérôme Glisse  *   hmm_vma_range_done(vma, range);
645da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_update_page_table(pfns);
646da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_unlock();
647da4c3c73SJérôme Glisse  */
648da4c3c73SJérôme Glisse bool hmm_vma_range_done(struct vm_area_struct *vma, struct hmm_range *range)
649da4c3c73SJérôme Glisse {
650da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
651da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
652da4c3c73SJérôme Glisse 
653da4c3c73SJérôme Glisse 	if (range->end <= range->start) {
654da4c3c73SJérôme Glisse 		BUG();
655da4c3c73SJérôme Glisse 		return false;
656da4c3c73SJérôme Glisse 	}
657da4c3c73SJérôme Glisse 
658da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
659da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm) {
660da4c3c73SJérôme Glisse 		memset(range->pfns, 0, sizeof(*range->pfns) * npages);
661da4c3c73SJérôme Glisse 		return false;
662da4c3c73SJérôme Glisse 	}
663da4c3c73SJérôme Glisse 
664da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
665da4c3c73SJérôme Glisse 	list_del_rcu(&range->list);
666da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
667da4c3c73SJérôme Glisse 
668da4c3c73SJérôme Glisse 	return range->valid;
669da4c3c73SJérôme Glisse }
670da4c3c73SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_range_done);
67174eee180SJérôme Glisse 
67274eee180SJérôme Glisse /*
67374eee180SJérôme Glisse  * hmm_vma_fault() - try to fault some address in a virtual address range
67474eee180SJérôme Glisse  * @vma: virtual memory area containing the virtual address range
67574eee180SJérôme Glisse  * @range: use to track pfns array content validity
67674eee180SJérôme Glisse  * @start: fault range virtual start address (inclusive)
67774eee180SJérôme Glisse  * @end: fault range virtual end address (exclusive)
67874eee180SJérôme Glisse  * @pfns: array of hmm_pfn_t, only entry with fault flag set will be faulted
67974eee180SJérôme Glisse  * @write: is it a write fault
68074eee180SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
68174eee180SJérôme Glisse  * Returns: 0 success, error otherwise (-EAGAIN means mmap_sem have been drop)
68274eee180SJérôme Glisse  *
68374eee180SJérôme Glisse  * This is similar to a regular CPU page fault except that it will not trigger
68474eee180SJérôme Glisse  * any memory migration if the memory being faulted is not accessible by CPUs.
68574eee180SJérôme Glisse  *
68674eee180SJérôme Glisse  * On error, for one virtual address in the range, the function will set the
68774eee180SJérôme Glisse  * hmm_pfn_t error flag for the corresponding pfn entry.
68874eee180SJérôme Glisse  *
68974eee180SJérôme Glisse  * Expected use pattern:
69074eee180SJérôme Glisse  * retry:
69174eee180SJérôme Glisse  *   down_read(&mm->mmap_sem);
69274eee180SJérôme Glisse  *   // Find vma and address device wants to fault, initialize hmm_pfn_t
69374eee180SJérôme Glisse  *   // array accordingly
69474eee180SJérôme Glisse  *   ret = hmm_vma_fault(vma, start, end, pfns, allow_retry);
69574eee180SJérôme Glisse  *   switch (ret) {
69674eee180SJérôme Glisse  *   case -EAGAIN:
69774eee180SJérôme Glisse  *     hmm_vma_range_done(vma, range);
69874eee180SJérôme Glisse  *     // You might want to rate limit or yield to play nicely, you may
69974eee180SJérôme Glisse  *     // also commit any valid pfn in the array assuming that you are
70074eee180SJérôme Glisse  *     // getting true from hmm_vma_range_monitor_end()
70174eee180SJérôme Glisse  *     goto retry;
70274eee180SJérôme Glisse  *   case 0:
70374eee180SJérôme Glisse  *     break;
70474eee180SJérôme Glisse  *   default:
70574eee180SJérôme Glisse  *     // Handle error !
70674eee180SJérôme Glisse  *     up_read(&mm->mmap_sem)
70774eee180SJérôme Glisse  *     return;
70874eee180SJérôme Glisse  *   }
70974eee180SJérôme Glisse  *   // Take device driver lock that serialize device page table update
71074eee180SJérôme Glisse  *   driver_lock_device_page_table_update();
71174eee180SJérôme Glisse  *   hmm_vma_range_done(vma, range);
71274eee180SJérôme Glisse  *   // Commit pfns we got from hmm_vma_fault()
71374eee180SJérôme Glisse  *   driver_unlock_device_page_table_update();
71474eee180SJérôme Glisse  *   up_read(&mm->mmap_sem)
71574eee180SJérôme Glisse  *
71674eee180SJérôme Glisse  * YOU MUST CALL hmm_vma_range_done() AFTER THIS FUNCTION RETURN SUCCESS (0)
71774eee180SJérôme Glisse  * BEFORE FREEING THE range struct OR YOU WILL HAVE SERIOUS MEMORY CORRUPTION !
71874eee180SJérôme Glisse  *
71974eee180SJérôme Glisse  * YOU HAVE BEEN WARNED !
72074eee180SJérôme Glisse  */
72174eee180SJérôme Glisse int hmm_vma_fault(struct vm_area_struct *vma,
72274eee180SJérôme Glisse 		  struct hmm_range *range,
72374eee180SJérôme Glisse 		  unsigned long start,
72474eee180SJérôme Glisse 		  unsigned long end,
72574eee180SJérôme Glisse 		  hmm_pfn_t *pfns,
72674eee180SJérôme Glisse 		  bool write,
72774eee180SJérôme Glisse 		  bool block)
72874eee180SJérôme Glisse {
72974eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
73074eee180SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
73174eee180SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
73274eee180SJérôme Glisse 	int ret;
73374eee180SJérôme Glisse 
73474eee180SJérôme Glisse 	/* Sanity check, this really should not happen ! */
73574eee180SJérôme Glisse 	if (start < vma->vm_start || start >= vma->vm_end)
73674eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
73774eee180SJérôme Glisse 	if (end < vma->vm_start || end > vma->vm_end)
73874eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
73974eee180SJérôme Glisse 
74074eee180SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
74174eee180SJérôme Glisse 	if (!hmm) {
74274eee180SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(pfns, start, end);
74374eee180SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
74474eee180SJérôme Glisse 	}
74574eee180SJérôme Glisse 	/* Caller must have registered a mirror using hmm_mirror_register() */
74674eee180SJérôme Glisse 	if (!hmm->mmu_notifier.ops)
74774eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
74874eee180SJérôme Glisse 
74974eee180SJérôme Glisse 	/* Initialize range to track CPU page table update */
75074eee180SJérôme Glisse 	range->start = start;
75174eee180SJérôme Glisse 	range->pfns = pfns;
75274eee180SJérôme Glisse 	range->end = end;
75374eee180SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
75474eee180SJérôme Glisse 	range->valid = true;
75574eee180SJérôme Glisse 	list_add_rcu(&range->list, &hmm->ranges);
75674eee180SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
75774eee180SJérôme Glisse 
75874eee180SJérôme Glisse 	/* FIXME support hugetlb fs */
75974eee180SJérôme Glisse 	if (is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)) {
76074eee180SJérôme Glisse 		hmm_pfns_special(pfns, start, end);
76174eee180SJérôme Glisse 		return 0;
76274eee180SJérôme Glisse 	}
76374eee180SJérôme Glisse 
76474eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.fault = true;
76574eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.write = write;
76674eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.block = block;
76774eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.range = range;
76874eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
76974eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.last = range->start;
77074eee180SJérôme Glisse 
77174eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.vma = vma;
77274eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.mm = vma->vm_mm;
77374eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_entry = NULL;
77474eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.test_walk = NULL;
77574eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
77674eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
77774eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
77874eee180SJérôme Glisse 
77974eee180SJérôme Glisse 	do {
78074eee180SJérôme Glisse 		ret = walk_page_range(start, end, &mm_walk);
78174eee180SJérôme Glisse 		start = hmm_vma_walk.last;
78274eee180SJérôme Glisse 	} while (ret == -EAGAIN);
78374eee180SJérôme Glisse 
78474eee180SJérôme Glisse 	if (ret) {
78574eee180SJérôme Glisse 		unsigned long i;
78674eee180SJérôme Glisse 
78774eee180SJérôme Glisse 		i = (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
78874eee180SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(&pfns[i], hmm_vma_walk.last, end);
78974eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_range_done(vma, range);
79074eee180SJérôme Glisse 	}
79174eee180SJérôme Glisse 	return ret;
79274eee180SJérôme Glisse }
79374eee180SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_fault);
794c0b12405SJérôme Glisse #endif /* IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR) */
7954ef589dcSJérôme Glisse 
7964ef589dcSJérôme Glisse 
797df6ad698SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) ||  IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PUBLIC)
7984ef589dcSJérôme Glisse struct page *hmm_vma_alloc_locked_page(struct vm_area_struct *vma,
7994ef589dcSJérôme Glisse 				       unsigned long addr)
8004ef589dcSJérôme Glisse {
8014ef589dcSJérôme Glisse 	struct page *page;
8024ef589dcSJérôme Glisse 
8034ef589dcSJérôme Glisse 	page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, addr);
8044ef589dcSJérôme Glisse 	if (!page)
8054ef589dcSJérôme Glisse 		return NULL;
8064ef589dcSJérôme Glisse 	lock_page(page);
8074ef589dcSJérôme Glisse 	return page;
8084ef589dcSJérôme Glisse }
8094ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_alloc_locked_page);
8104ef589dcSJérôme Glisse 
8114ef589dcSJérôme Glisse 
8124ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_release(struct percpu_ref *ref)
8134ef589dcSJérôme Glisse {
8144ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
8154ef589dcSJérôme Glisse 
8164ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
8174ef589dcSJérôme Glisse 	complete(&devmem->completion);
8184ef589dcSJérôme Glisse }
8194ef589dcSJérôme Glisse 
8204ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_exit(void *data)
8214ef589dcSJérôme Glisse {
8224ef589dcSJérôme Glisse 	struct percpu_ref *ref = data;
8234ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
8244ef589dcSJérôme Glisse 
8254ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
8264ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_exit(ref);
8274ef589dcSJérôme Glisse 	devm_remove_action(devmem->device, &hmm_devmem_ref_exit, data);
8284ef589dcSJérôme Glisse }
8294ef589dcSJérôme Glisse 
8304ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_kill(void *data)
8314ef589dcSJérôme Glisse {
8324ef589dcSJérôme Glisse 	struct percpu_ref *ref = data;
8334ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
8344ef589dcSJérôme Glisse 
8354ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
8364ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_kill(ref);
8374ef589dcSJérôme Glisse 	wait_for_completion(&devmem->completion);
8384ef589dcSJérôme Glisse 	devm_remove_action(devmem->device, &hmm_devmem_ref_kill, data);
8394ef589dcSJérôme Glisse }
8404ef589dcSJérôme Glisse 
8414ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_fault(struct vm_area_struct *vma,
8424ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned long addr,
8434ef589dcSJérôme Glisse 			    const struct page *page,
8444ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned int flags,
8454ef589dcSJérôme Glisse 			    pmd_t *pmdp)
8464ef589dcSJérôme Glisse {
8474ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = page->pgmap->data;
8484ef589dcSJérôme Glisse 
8494ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem->ops->fault(devmem, vma, addr, page, flags, pmdp);
8504ef589dcSJérôme Glisse }
8514ef589dcSJérôme Glisse 
8524ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_free(struct page *page, void *data)
8534ef589dcSJérôme Glisse {
8544ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
8554ef589dcSJérôme Glisse 
8564ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops->free(devmem, page);
8574ef589dcSJérôme Glisse }
8584ef589dcSJérôme Glisse 
8594ef589dcSJérôme Glisse static DEFINE_MUTEX(hmm_devmem_lock);
8604ef589dcSJérôme Glisse static RADIX_TREE(hmm_devmem_radix, GFP_KERNEL);
8614ef589dcSJérôme Glisse 
8624ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_radix_release(struct resource *resource)
8634ef589dcSJérôme Glisse {
864fec11bc0SColin Ian King 	resource_size_t key, align_start, align_size;
8654ef589dcSJérôme Glisse 
8664ef589dcSJérôme Glisse 	align_start = resource->start & ~(PA_SECTION_SIZE - 1);
8674ef589dcSJérôme Glisse 	align_size = ALIGN(resource_size(resource), PA_SECTION_SIZE);
8684ef589dcSJérôme Glisse 
8694ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_lock(&hmm_devmem_lock);
8704ef589dcSJérôme Glisse 	for (key = resource->start;
8714ef589dcSJérôme Glisse 	     key <= resource->end;
8724ef589dcSJérôme Glisse 	     key += PA_SECTION_SIZE)
8734ef589dcSJérôme Glisse 		radix_tree_delete(&hmm_devmem_radix, key >> PA_SECTION_SHIFT);
8744ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
8754ef589dcSJérôme Glisse }
8764ef589dcSJérôme Glisse 
8774ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_release(struct device *dev, void *data)
8784ef589dcSJérôme Glisse {
8794ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
8804ef589dcSJérôme Glisse 	struct resource *resource = devmem->resource;
8814ef589dcSJérôme Glisse 	unsigned long start_pfn, npages;
8824ef589dcSJérôme Glisse 	struct zone *zone;
8834ef589dcSJérôme Glisse 	struct page *page;
8844ef589dcSJérôme Glisse 
8854ef589dcSJérôme Glisse 	if (percpu_ref_tryget_live(&devmem->ref)) {
8864ef589dcSJérôme Glisse 		dev_WARN(dev, "%s: page mapping is still live!\n", __func__);
8874ef589dcSJérôme Glisse 		percpu_ref_put(&devmem->ref);
8884ef589dcSJérôme Glisse 	}
8894ef589dcSJérôme Glisse 
8904ef589dcSJérôme Glisse 	/* pages are dead and unused, undo the arch mapping */
8914ef589dcSJérôme Glisse 	start_pfn = (resource->start & ~(PA_SECTION_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
8924ef589dcSJérôme Glisse 	npages = ALIGN(resource_size(resource), PA_SECTION_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
8934ef589dcSJérôme Glisse 
8944ef589dcSJérôme Glisse 	page = pfn_to_page(start_pfn);
8954ef589dcSJérôme Glisse 	zone = page_zone(page);
8964ef589dcSJérôme Glisse 
8974ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_begin();
898d3df0a42SJérôme Glisse 	if (resource->desc == IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY)
899da024512SChristoph Hellwig 		__remove_pages(zone, start_pfn, npages, NULL);
900d3df0a42SJérôme Glisse 	else
901d3df0a42SJérôme Glisse 		arch_remove_memory(start_pfn << PAGE_SHIFT,
902da024512SChristoph Hellwig 				   npages << PAGE_SHIFT, NULL);
9034ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_done();
9044ef589dcSJérôme Glisse 
9054ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_radix_release(resource);
9064ef589dcSJérôme Glisse }
9074ef589dcSJérôme Glisse 
9084ef589dcSJérôme Glisse static struct hmm_devmem *hmm_devmem_find(resource_size_t phys)
9094ef589dcSJérôme Glisse {
9104ef589dcSJérôme Glisse 	WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
9114ef589dcSJérôme Glisse 
9124ef589dcSJérôme Glisse 	return radix_tree_lookup(&hmm_devmem_radix, phys >> PA_SECTION_SHIFT);
9134ef589dcSJérôme Glisse }
9144ef589dcSJérôme Glisse 
9154ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_pages_create(struct hmm_devmem *devmem)
9164ef589dcSJérôme Glisse {
9174ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t key, align_start, align_size, align_end;
9184ef589dcSJérôme Glisse 	struct device *device = devmem->device;
9194ef589dcSJérôme Glisse 	int ret, nid, is_ram;
9204ef589dcSJérôme Glisse 	unsigned long pfn;
9214ef589dcSJérôme Glisse 
9224ef589dcSJérôme Glisse 	align_start = devmem->resource->start & ~(PA_SECTION_SIZE - 1);
9234ef589dcSJérôme Glisse 	align_size = ALIGN(devmem->resource->start +
9244ef589dcSJérôme Glisse 			   resource_size(devmem->resource),
9254ef589dcSJérôme Glisse 			   PA_SECTION_SIZE) - align_start;
9264ef589dcSJérôme Glisse 
9274ef589dcSJérôme Glisse 	is_ram = region_intersects(align_start, align_size,
9284ef589dcSJérôme Glisse 				   IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
9294ef589dcSJérôme Glisse 				   IORES_DESC_NONE);
9304ef589dcSJérôme Glisse 	if (is_ram == REGION_MIXED) {
9314ef589dcSJérôme Glisse 		WARN_ONCE(1, "%s attempted on mixed region %pr\n",
9324ef589dcSJérôme Glisse 				__func__, devmem->resource);
9334ef589dcSJérôme Glisse 		return -ENXIO;
9344ef589dcSJérôme Glisse 	}
9354ef589dcSJérôme Glisse 	if (is_ram == REGION_INTERSECTS)
9364ef589dcSJérôme Glisse 		return -ENXIO;
9374ef589dcSJérôme Glisse 
938d3df0a42SJérôme Glisse 	if (devmem->resource->desc == IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY)
939d3df0a42SJérôme Glisse 		devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PUBLIC;
940d3df0a42SJérôme Glisse 	else
9414ef589dcSJérôme Glisse 		devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
942d3df0a42SJérôme Glisse 
943e7744aa2SLogan Gunthorpe 	devmem->pagemap.res = *devmem->resource;
9444ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.page_fault = hmm_devmem_fault;
9454ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.page_free = hmm_devmem_free;
9464ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.dev = devmem->device;
9474ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.ref = &devmem->ref;
9484ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.data = devmem;
9494ef589dcSJérôme Glisse 
9504ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_lock(&hmm_devmem_lock);
9514ef589dcSJérôme Glisse 	align_end = align_start + align_size - 1;
9524ef589dcSJérôme Glisse 	for (key = align_start; key <= align_end; key += PA_SECTION_SIZE) {
9534ef589dcSJérôme Glisse 		struct hmm_devmem *dup;
9544ef589dcSJérôme Glisse 
9554ef589dcSJérôme Glisse 		rcu_read_lock();
9564ef589dcSJérôme Glisse 		dup = hmm_devmem_find(key);
9574ef589dcSJérôme Glisse 		rcu_read_unlock();
9584ef589dcSJérôme Glisse 		if (dup) {
9594ef589dcSJérôme Glisse 			dev_err(device, "%s: collides with mapping for %s\n",
9604ef589dcSJérôme Glisse 				__func__, dev_name(dup->device));
9614ef589dcSJérôme Glisse 			mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
9624ef589dcSJérôme Glisse 			ret = -EBUSY;
9634ef589dcSJérôme Glisse 			goto error;
9644ef589dcSJérôme Glisse 		}
9654ef589dcSJérôme Glisse 		ret = radix_tree_insert(&hmm_devmem_radix,
9664ef589dcSJérôme Glisse 					key >> PA_SECTION_SHIFT,
9674ef589dcSJérôme Glisse 					devmem);
9684ef589dcSJérôme Glisse 		if (ret) {
9694ef589dcSJérôme Glisse 			dev_err(device, "%s: failed: %d\n", __func__, ret);
9704ef589dcSJérôme Glisse 			mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
9714ef589dcSJérôme Glisse 			goto error_radix;
9724ef589dcSJérôme Glisse 		}
9734ef589dcSJérôme Glisse 	}
9744ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
9754ef589dcSJérôme Glisse 
9764ef589dcSJérôme Glisse 	nid = dev_to_node(device);
9774ef589dcSJérôme Glisse 	if (nid < 0)
9784ef589dcSJérôme Glisse 		nid = numa_mem_id();
9794ef589dcSJérôme Glisse 
9804ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_begin();
9814ef589dcSJérôme Glisse 	/*
9824ef589dcSJérôme Glisse 	 * For device private memory we call add_pages() as we only need to
9834ef589dcSJérôme Glisse 	 * allocate and initialize struct page for the device memory. More-
9844ef589dcSJérôme Glisse 	 * over the device memory is un-accessible thus we do not want to
9854ef589dcSJérôme Glisse 	 * create a linear mapping for the memory like arch_add_memory()
9864ef589dcSJérôme Glisse 	 * would do.
987d3df0a42SJérôme Glisse 	 *
988d3df0a42SJérôme Glisse 	 * For device public memory, which is accesible by the CPU, we do
989d3df0a42SJérôme Glisse 	 * want the linear mapping and thus use arch_add_memory().
9904ef589dcSJérôme Glisse 	 */
991d3df0a42SJérôme Glisse 	if (devmem->pagemap.type == MEMORY_DEVICE_PUBLIC)
99224e6d5a5SChristoph Hellwig 		ret = arch_add_memory(nid, align_start, align_size, NULL,
99324e6d5a5SChristoph Hellwig 				false);
994d3df0a42SJérôme Glisse 	else
9954ef589dcSJérôme Glisse 		ret = add_pages(nid, align_start >> PAGE_SHIFT,
99624e6d5a5SChristoph Hellwig 				align_size >> PAGE_SHIFT, NULL, false);
9974ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret) {
9984ef589dcSJérôme Glisse 		mem_hotplug_done();
9994ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_add_memory;
10004ef589dcSJérôme Glisse 	}
10014ef589dcSJérôme Glisse 	move_pfn_range_to_zone(&NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_DEVICE],
10024ef589dcSJérôme Glisse 				align_start >> PAGE_SHIFT,
1003a99583e7SChristoph Hellwig 				align_size >> PAGE_SHIFT, NULL);
10044ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_done();
10054ef589dcSJérôme Glisse 
10064ef589dcSJérôme Glisse 	for (pfn = devmem->pfn_first; pfn < devmem->pfn_last; pfn++) {
10074ef589dcSJérôme Glisse 		struct page *page = pfn_to_page(pfn);
10084ef589dcSJérôme Glisse 
10094ef589dcSJérôme Glisse 		page->pgmap = &devmem->pagemap;
10104ef589dcSJérôme Glisse 	}
10114ef589dcSJérôme Glisse 	return 0;
10124ef589dcSJérôme Glisse 
10134ef589dcSJérôme Glisse error_add_memory:
10144ef589dcSJérôme Glisse 	untrack_pfn(NULL, PHYS_PFN(align_start), align_size);
10154ef589dcSJérôme Glisse error_radix:
10164ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_radix_release(devmem->resource);
10174ef589dcSJérôme Glisse error:
10184ef589dcSJérôme Glisse 	return ret;
10194ef589dcSJérôme Glisse }
10204ef589dcSJérôme Glisse 
10214ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_match(struct device *dev, void *data, void *match_data)
10224ef589dcSJérôme Glisse {
10234ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
10244ef589dcSJérôme Glisse 
10254ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem->resource == match_data;
10264ef589dcSJérôme Glisse }
10274ef589dcSJérôme Glisse 
10284ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_pages_remove(struct hmm_devmem *devmem)
10294ef589dcSJérôme Glisse {
10304ef589dcSJérôme Glisse 	devres_release(devmem->device, &hmm_devmem_release,
10314ef589dcSJérôme Glisse 		       &hmm_devmem_match, devmem->resource);
10324ef589dcSJérôme Glisse }
10334ef589dcSJérôme Glisse 
10344ef589dcSJérôme Glisse /*
10354ef589dcSJérôme Glisse  * hmm_devmem_add() - hotplug ZONE_DEVICE memory for device memory
10364ef589dcSJérôme Glisse  *
10374ef589dcSJérôme Glisse  * @ops: memory event device driver callback (see struct hmm_devmem_ops)
10384ef589dcSJérôme Glisse  * @device: device struct to bind the resource too
10394ef589dcSJérôme Glisse  * @size: size in bytes of the device memory to add
10404ef589dcSJérôme Glisse  * Returns: pointer to new hmm_devmem struct ERR_PTR otherwise
10414ef589dcSJérôme Glisse  *
10424ef589dcSJérôme Glisse  * This function first finds an empty range of physical address big enough to
10434ef589dcSJérôme Glisse  * contain the new resource, and then hotplugs it as ZONE_DEVICE memory, which
10444ef589dcSJérôme Glisse  * in turn allocates struct pages. It does not do anything beyond that; all
10454ef589dcSJérôme Glisse  * events affecting the memory will go through the various callbacks provided
10464ef589dcSJérôme Glisse  * by hmm_devmem_ops struct.
10474ef589dcSJérôme Glisse  *
10484ef589dcSJérôme Glisse  * Device driver should call this function during device initialization and
10494ef589dcSJérôme Glisse  * is then responsible of memory management. HMM only provides helpers.
10504ef589dcSJérôme Glisse  */
10514ef589dcSJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add(const struct hmm_devmem_ops *ops,
10524ef589dcSJérôme Glisse 				  struct device *device,
10534ef589dcSJérôme Glisse 				  unsigned long size)
10544ef589dcSJérôme Glisse {
10554ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
10564ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t addr;
10574ef589dcSJérôme Glisse 	int ret;
10584ef589dcSJérôme Glisse 
10594ef589dcSJérôme Glisse 	static_branch_enable(&device_private_key);
10604ef589dcSJérôme Glisse 
10614ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = devres_alloc_node(&hmm_devmem_release, sizeof(*devmem),
10624ef589dcSJérôme Glisse 				   GFP_KERNEL, dev_to_node(device));
10634ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem)
10644ef589dcSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
10654ef589dcSJérôme Glisse 
10664ef589dcSJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
10674ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
10684ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
10694ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource = NULL;
10704ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->device = device;
10714ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
10724ef589dcSJérôme Glisse 
10734ef589dcSJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
10744ef589dcSJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
10754ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
10764ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_percpu_ref;
10774ef589dcSJérôme Glisse 
10784ef589dcSJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_exit, &devmem->ref);
10794ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
10804ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_devm_add_action;
10814ef589dcSJérôme Glisse 
10824ef589dcSJérôme Glisse 	size = ALIGN(size, PA_SECTION_SIZE);
10834ef589dcSJérôme Glisse 	addr = min((unsigned long)iomem_resource.end,
10844ef589dcSJérôme Glisse 		   (1UL << MAX_PHYSMEM_BITS) - 1);
10854ef589dcSJérôme Glisse 	addr = addr - size + 1UL;
10864ef589dcSJérôme Glisse 
10874ef589dcSJérôme Glisse 	/*
10884ef589dcSJérôme Glisse 	 * FIXME add a new helper to quickly walk resource tree and find free
10894ef589dcSJérôme Glisse 	 * range
10904ef589dcSJérôme Glisse 	 *
10914ef589dcSJérôme Glisse 	 * FIXME what about ioport_resource resource ?
10924ef589dcSJérôme Glisse 	 */
10934ef589dcSJérôme Glisse 	for (; addr > size && addr >= iomem_resource.start; addr -= size) {
10944ef589dcSJérôme Glisse 		ret = region_intersects(addr, size, 0, IORES_DESC_NONE);
10954ef589dcSJérôme Glisse 		if (ret != REGION_DISJOINT)
10964ef589dcSJérôme Glisse 			continue;
10974ef589dcSJérôme Glisse 
10984ef589dcSJérôme Glisse 		devmem->resource = devm_request_mem_region(device, addr, size,
10994ef589dcSJérôme Glisse 							   dev_name(device));
11004ef589dcSJérôme Glisse 		if (!devmem->resource) {
11014ef589dcSJérôme Glisse 			ret = -ENOMEM;
11024ef589dcSJérôme Glisse 			goto error_no_resource;
11034ef589dcSJérôme Glisse 		}
11044ef589dcSJérôme Glisse 		break;
11054ef589dcSJérôme Glisse 	}
11064ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem->resource) {
11074ef589dcSJérôme Glisse 		ret = -ERANGE;
11084ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_no_resource;
11094ef589dcSJérôme Glisse 	}
11104ef589dcSJérôme Glisse 
11114ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource->desc = IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY;
11124ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
11134ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
11144ef589dcSJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
11154ef589dcSJérôme Glisse 
11164ef589dcSJérôme Glisse 	ret = hmm_devmem_pages_create(devmem);
11174ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
11184ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_pages;
11194ef589dcSJérôme Glisse 
11204ef589dcSJérôme Glisse 	devres_add(device, devmem);
11214ef589dcSJérôme Glisse 
11224ef589dcSJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_kill, &devmem->ref);
11234ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret) {
11244ef589dcSJérôme Glisse 		hmm_devmem_remove(devmem);
11254ef589dcSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(ret);
11264ef589dcSJérôme Glisse 	}
11274ef589dcSJérôme Glisse 
11284ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem;
11294ef589dcSJérôme Glisse 
11304ef589dcSJérôme Glisse error_pages:
11314ef589dcSJérôme Glisse 	devm_release_mem_region(device, devmem->resource->start,
11324ef589dcSJérôme Glisse 				resource_size(devmem->resource));
11334ef589dcSJérôme Glisse error_no_resource:
11344ef589dcSJérôme Glisse error_devm_add_action:
11354ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_kill(&devmem->ref);
11364ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_exit(&devmem->ref);
11374ef589dcSJérôme Glisse error_percpu_ref:
11384ef589dcSJérôme Glisse 	devres_free(devmem);
11394ef589dcSJérôme Glisse 	return ERR_PTR(ret);
11404ef589dcSJérôme Glisse }
11414ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_devmem_add);
11424ef589dcSJérôme Glisse 
1143d3df0a42SJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add_resource(const struct hmm_devmem_ops *ops,
1144d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct device *device,
1145d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct resource *res)
1146d3df0a42SJérôme Glisse {
1147d3df0a42SJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
1148d3df0a42SJérôme Glisse 	int ret;
1149d3df0a42SJérôme Glisse 
1150d3df0a42SJérôme Glisse 	if (res->desc != IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY)
1151d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1152d3df0a42SJérôme Glisse 
1153d3df0a42SJérôme Glisse 	static_branch_enable(&device_private_key);
1154d3df0a42SJérôme Glisse 
1155d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem = devres_alloc_node(&hmm_devmem_release, sizeof(*devmem),
1156d3df0a42SJérôme Glisse 				   GFP_KERNEL, dev_to_node(device));
1157d3df0a42SJérôme Glisse 	if (!devmem)
1158d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1159d3df0a42SJérôme Glisse 
1160d3df0a42SJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
1161d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
1162d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
1163d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->resource = res;
1164d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->device = device;
1165d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
1166d3df0a42SJérôme Glisse 
1167d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
1168d3df0a42SJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
1169d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
1170d3df0a42SJérôme Glisse 		goto error_percpu_ref;
1171d3df0a42SJérôme Glisse 
1172d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_exit, &devmem->ref);
1173d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
1174d3df0a42SJérôme Glisse 		goto error_devm_add_action;
1175d3df0a42SJérôme Glisse 
1176d3df0a42SJérôme Glisse 
1177d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
1178d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
1179d3df0a42SJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
1180d3df0a42SJérôme Glisse 
1181d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = hmm_devmem_pages_create(devmem);
1182d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
1183d3df0a42SJérôme Glisse 		goto error_devm_add_action;
1184d3df0a42SJérôme Glisse 
1185d3df0a42SJérôme Glisse 	devres_add(device, devmem);
1186d3df0a42SJérôme Glisse 
1187d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_kill, &devmem->ref);
1188d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret) {
1189d3df0a42SJérôme Glisse 		hmm_devmem_remove(devmem);
1190d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(ret);
1191d3df0a42SJérôme Glisse 	}
1192d3df0a42SJérôme Glisse 
1193d3df0a42SJérôme Glisse 	return devmem;
1194d3df0a42SJérôme Glisse 
1195d3df0a42SJérôme Glisse error_devm_add_action:
1196d3df0a42SJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_kill(&devmem->ref);
1197d3df0a42SJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_exit(&devmem->ref);
1198d3df0a42SJérôme Glisse error_percpu_ref:
1199d3df0a42SJérôme Glisse 	devres_free(devmem);
1200d3df0a42SJérôme Glisse 	return ERR_PTR(ret);
1201d3df0a42SJérôme Glisse }
1202d3df0a42SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_devmem_add_resource);
1203d3df0a42SJérôme Glisse 
12044ef589dcSJérôme Glisse /*
12054ef589dcSJérôme Glisse  * hmm_devmem_remove() - remove device memory (kill and free ZONE_DEVICE)
12064ef589dcSJérôme Glisse  *
12074ef589dcSJérôme Glisse  * @devmem: hmm_devmem struct use to track and manage the ZONE_DEVICE memory
12084ef589dcSJérôme Glisse  *
12094ef589dcSJérôme Glisse  * This will hot-unplug memory that was hotplugged by hmm_devmem_add on behalf
12104ef589dcSJérôme Glisse  * of the device driver. It will free struct page and remove the resource that
12114ef589dcSJérôme Glisse  * reserved the physical address range for this device memory.
12124ef589dcSJérôme Glisse  */
12134ef589dcSJérôme Glisse void hmm_devmem_remove(struct hmm_devmem *devmem)
12144ef589dcSJérôme Glisse {
12154ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t start, size;
12164ef589dcSJérôme Glisse 	struct device *device;
1217d3df0a42SJérôme Glisse 	bool cdm = false;
12184ef589dcSJérôme Glisse 
12194ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem)
12204ef589dcSJérôme Glisse 		return;
12214ef589dcSJérôme Glisse 
12224ef589dcSJérôme Glisse 	device = devmem->device;
12234ef589dcSJérôme Glisse 	start = devmem->resource->start;
12244ef589dcSJérôme Glisse 	size = resource_size(devmem->resource);
12254ef589dcSJérôme Glisse 
1226d3df0a42SJérôme Glisse 	cdm = devmem->resource->desc == IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY;
12274ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_kill(&devmem->ref);
12284ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_exit(&devmem->ref);
12294ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_pages_remove(devmem);
12304ef589dcSJérôme Glisse 
1231d3df0a42SJérôme Glisse 	if (!cdm)
12324ef589dcSJérôme Glisse 		devm_release_mem_region(device, start, size);
12334ef589dcSJérôme Glisse }
12344ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_devmem_remove);
1235858b54daSJérôme Glisse 
1236858b54daSJérôme Glisse /*
1237858b54daSJérôme Glisse  * A device driver that wants to handle multiple devices memory through a
1238858b54daSJérôme Glisse  * single fake device can use hmm_device to do so. This is purely a helper
1239858b54daSJérôme Glisse  * and it is not needed to make use of any HMM functionality.
1240858b54daSJérôme Glisse  */
1241858b54daSJérôme Glisse #define HMM_DEVICE_MAX 256
1242858b54daSJérôme Glisse 
1243858b54daSJérôme Glisse static DECLARE_BITMAP(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1244858b54daSJérôme Glisse static DEFINE_SPINLOCK(hmm_device_lock);
1245858b54daSJérôme Glisse static struct class *hmm_device_class;
1246858b54daSJérôme Glisse static dev_t hmm_device_devt;
1247858b54daSJérôme Glisse 
1248858b54daSJérôme Glisse static void hmm_device_release(struct device *device)
1249858b54daSJérôme Glisse {
1250858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1251858b54daSJérôme Glisse 
1252858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = container_of(device, struct hmm_device, device);
1253858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1254858b54daSJérôme Glisse 	clear_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1255858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1256858b54daSJérôme Glisse 
1257858b54daSJérôme Glisse 	kfree(hmm_device);
1258858b54daSJérôme Glisse }
1259858b54daSJérôme Glisse 
1260858b54daSJérôme Glisse struct hmm_device *hmm_device_new(void *drvdata)
1261858b54daSJérôme Glisse {
1262858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1263858b54daSJérôme Glisse 
1264858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = kzalloc(sizeof(*hmm_device), GFP_KERNEL);
1265858b54daSJérôme Glisse 	if (!hmm_device)
1266858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1267858b54daSJérôme Glisse 
1268858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1269858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->minor = find_first_zero_bit(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1270858b54daSJérôme Glisse 	if (hmm_device->minor >= HMM_DEVICE_MAX) {
1271858b54daSJérôme Glisse 		spin_unlock(&hmm_device_lock);
1272858b54daSJérôme Glisse 		kfree(hmm_device);
1273858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EBUSY);
1274858b54daSJérôme Glisse 	}
1275858b54daSJérôme Glisse 	set_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1276858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1277858b54daSJérôme Glisse 
1278858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_name(&hmm_device->device, "hmm_device%d", hmm_device->minor);
1279858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.devt = MKDEV(MAJOR(hmm_device_devt),
1280858b54daSJérôme Glisse 					hmm_device->minor);
1281858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.release = hmm_device_release;
1282858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_drvdata(&hmm_device->device, drvdata);
1283858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.class = hmm_device_class;
1284858b54daSJérôme Glisse 	device_initialize(&hmm_device->device);
1285858b54daSJérôme Glisse 
1286858b54daSJérôme Glisse 	return hmm_device;
1287858b54daSJérôme Glisse }
1288858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_new);
1289858b54daSJérôme Glisse 
1290858b54daSJérôme Glisse void hmm_device_put(struct hmm_device *hmm_device)
1291858b54daSJérôme Glisse {
1292858b54daSJérôme Glisse 	put_device(&hmm_device->device);
1293858b54daSJérôme Glisse }
1294858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_put);
1295858b54daSJérôme Glisse 
1296858b54daSJérôme Glisse static int __init hmm_init(void)
1297858b54daSJérôme Glisse {
1298858b54daSJérôme Glisse 	int ret;
1299858b54daSJérôme Glisse 
1300858b54daSJérôme Glisse 	ret = alloc_chrdev_region(&hmm_device_devt, 0,
1301858b54daSJérôme Glisse 				  HMM_DEVICE_MAX,
1302858b54daSJérôme Glisse 				  "hmm_device");
1303858b54daSJérôme Glisse 	if (ret)
1304858b54daSJérôme Glisse 		return ret;
1305858b54daSJérôme Glisse 
1306858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device_class = class_create(THIS_MODULE, "hmm_device");
1307858b54daSJérôme Glisse 	if (IS_ERR(hmm_device_class)) {
1308858b54daSJérôme Glisse 		unregister_chrdev_region(hmm_device_devt, HMM_DEVICE_MAX);
1309858b54daSJérôme Glisse 		return PTR_ERR(hmm_device_class);
1310858b54daSJérôme Glisse 	}
1311858b54daSJérôme Glisse 	return 0;
1312858b54daSJérôme Glisse }
1313858b54daSJérôme Glisse 
1314858b54daSJérôme Glisse device_initcall(hmm_init);
1315df6ad698SJérôme Glisse #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE || CONFIG_DEVICE_PUBLIC */
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