xref: /linux/mm/hmm.c (revision e709accc7670a07b2e5186449f0640c2416662ec)
1c942fddfSThomas Gleixner // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2133ff0eaSJérôme Glisse /*
3133ff0eaSJérôme Glisse  * Copyright 2013 Red Hat Inc.
4133ff0eaSJérôme Glisse  *
5f813f219SJérôme Glisse  * Authors: Jérôme Glisse <jglisse@redhat.com>
6133ff0eaSJérôme Glisse  */
7133ff0eaSJérôme Glisse /*
8133ff0eaSJérôme Glisse  * Refer to include/linux/hmm.h for information about heterogeneous memory
9133ff0eaSJérôme Glisse  * management or HMM for short.
10133ff0eaSJérôme Glisse  */
11133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/mm.h>
12133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/hmm.h>
13858b54daSJérôme Glisse #include <linux/init.h>
14da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/rmap.h>
15da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swap.h>
16133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/slab.h>
17133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/sched.h>
184ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/mmzone.h>
194ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/pagemap.h>
20da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swapops.h>
21da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/hugetlb.h>
224ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memremap.h>
23c8a53b2dSJason Gunthorpe #include <linux/sched/mm.h>
247b2d55d2SJérôme Glisse #include <linux/jump_label.h>
2555c0ece8SJérôme Glisse #include <linux/dma-mapping.h>
26c0b12405SJérôme Glisse #include <linux/mmu_notifier.h>
274ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memory_hotplug.h>
284ef589dcSJérôme Glisse 
29c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops;
30c0b12405SJérôme Glisse 
31704f3f2cSJérôme Glisse /**
32704f3f2cSJérôme Glisse  * hmm_get_or_create - register HMM against an mm (HMM internal)
33704f3f2cSJérôme Glisse  *
34704f3f2cSJérôme Glisse  * @mm: mm struct to attach to
35704f3f2cSJérôme Glisse  * Returns: returns an HMM object, either by referencing the existing
36704f3f2cSJérôme Glisse  *          (per-process) object, or by creating a new one.
37704f3f2cSJérôme Glisse  *
38704f3f2cSJérôme Glisse  * This is not intended to be used directly by device drivers. If mm already
39704f3f2cSJérôme Glisse  * has an HMM struct then it get a reference on it and returns it. Otherwise
40704f3f2cSJérôme Glisse  * it allocates an HMM struct, initializes it, associate it with the mm and
41704f3f2cSJérôme Glisse  * returns it.
42704f3f2cSJérôme Glisse  */
43704f3f2cSJérôme Glisse static struct hmm *hmm_get_or_create(struct mm_struct *mm)
44704f3f2cSJérôme Glisse {
458a9320b7SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm;
46133ff0eaSJérôme Glisse 
47fec88ab0SLinus Torvalds 	lockdep_assert_held_write(&mm->mmap_sem);
488a9320b7SJason Gunthorpe 
498a9320b7SJason Gunthorpe 	/* Abuse the page_table_lock to also protect mm->hmm. */
508a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
518a9320b7SJason Gunthorpe 	hmm = mm->hmm;
528a9320b7SJason Gunthorpe 	if (mm->hmm && kref_get_unless_zero(&mm->hmm->kref))
538a9320b7SJason Gunthorpe 		goto out_unlock;
548a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
55c0b12405SJérôme Glisse 
56c0b12405SJérôme Glisse 	hmm = kmalloc(sizeof(*hmm), GFP_KERNEL);
57c0b12405SJérôme Glisse 	if (!hmm)
58c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
59a3e0d41cSJérôme Glisse 	init_waitqueue_head(&hmm->wq);
60c0b12405SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->mirrors);
61c0b12405SJérôme Glisse 	init_rwsem(&hmm->mirrors_sem);
62c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = NULL;
63da4c3c73SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->ranges);
645a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_lock_init(&hmm->ranges_lock);
65704f3f2cSJérôme Glisse 	kref_init(&hmm->kref);
66a3e0d41cSJérôme Glisse 	hmm->notifiers = 0;
67c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mm = mm;
68c0b12405SJérôme Glisse 
6986a2d598SRalph Campbell 	hmm->mmu_notifier.ops = &hmm_mmu_notifier_ops;
708a9320b7SJason Gunthorpe 	if (__mmu_notifier_register(&hmm->mmu_notifier, mm)) {
7186a2d598SRalph Campbell 		kfree(hmm);
7286a2d598SRalph Campbell 		return NULL;
73133ff0eaSJérôme Glisse 	}
74133ff0eaSJérôme Glisse 
758a9320b7SJason Gunthorpe 	mmgrab(hmm->mm);
768a9320b7SJason Gunthorpe 
778a9320b7SJason Gunthorpe 	/*
788a9320b7SJason Gunthorpe 	 * We hold the exclusive mmap_sem here so we know that mm->hmm is
798a9320b7SJason Gunthorpe 	 * still NULL or 0 kref, and is safe to update.
808a9320b7SJason Gunthorpe 	 */
818a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
828a9320b7SJason Gunthorpe 	mm->hmm = hmm;
838a9320b7SJason Gunthorpe 
848a9320b7SJason Gunthorpe out_unlock:
858a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
868a9320b7SJason Gunthorpe 	return hmm;
878a9320b7SJason Gunthorpe }
888a9320b7SJason Gunthorpe 
896d7c3cdeSJason Gunthorpe static void hmm_free_rcu(struct rcu_head *rcu)
906d7c3cdeSJason Gunthorpe {
918a9320b7SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(rcu, struct hmm, rcu);
928a9320b7SJason Gunthorpe 
938a9320b7SJason Gunthorpe 	mmdrop(hmm->mm);
948a9320b7SJason Gunthorpe 	kfree(hmm);
956d7c3cdeSJason Gunthorpe }
966d7c3cdeSJason Gunthorpe 
97704f3f2cSJérôme Glisse static void hmm_free(struct kref *kref)
98704f3f2cSJérôme Glisse {
99704f3f2cSJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = container_of(kref, struct hmm, kref);
100704f3f2cSJérôme Glisse 
1018a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_lock(&hmm->mm->page_table_lock);
1028a9320b7SJason Gunthorpe 	if (hmm->mm->hmm == hmm)
1038a9320b7SJason Gunthorpe 		hmm->mm->hmm = NULL;
1048a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_unlock(&hmm->mm->page_table_lock);
105704f3f2cSJérôme Glisse 
1068a9320b7SJason Gunthorpe 	mmu_notifier_unregister_no_release(&hmm->mmu_notifier, hmm->mm);
1076d7c3cdeSJason Gunthorpe 	mmu_notifier_call_srcu(&hmm->rcu, hmm_free_rcu);
108704f3f2cSJérôme Glisse }
109704f3f2cSJérôme Glisse 
110704f3f2cSJérôme Glisse static inline void hmm_put(struct hmm *hmm)
111704f3f2cSJérôme Glisse {
112704f3f2cSJérôme Glisse 	kref_put(&hmm->kref, hmm_free);
113704f3f2cSJérôme Glisse }
114704f3f2cSJérôme Glisse 
115a3e0d41cSJérôme Glisse static void hmm_release(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
116c0b12405SJérôme Glisse {
1176d7c3cdeSJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(mn, struct hmm, mmu_notifier);
118c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
119da4c3c73SJérôme Glisse 
1206d7c3cdeSJason Gunthorpe 	/* Bail out if hmm is in the process of being freed */
1216d7c3cdeSJason Gunthorpe 	if (!kref_get_unless_zero(&hmm->kref))
1226d7c3cdeSJason Gunthorpe 		return;
123da4c3c73SJérôme Glisse 
124e1401513SRalph Campbell 	/*
12547f24598SJason Gunthorpe 	 * Since hmm_range_register() holds the mmget() lock hmm_release() is
12647f24598SJason Gunthorpe 	 * prevented as long as a range exists.
127e1401513SRalph Campbell 	 */
12847f24598SJason Gunthorpe 	WARN_ON(!list_empty_careful(&hmm->ranges));
129704f3f2cSJérôme Glisse 
130a3e0d41cSJérôme Glisse 	down_read(&hmm->mirrors_sem);
131a3e0d41cSJérôme Glisse 	list_for_each_entry(mirror, &hmm->mirrors, list) {
132e1401513SRalph Campbell 		/*
13314331726SJason Gunthorpe 		 * Note: The driver is not allowed to trigger
13414331726SJason Gunthorpe 		 * hmm_mirror_unregister() from this thread.
135e1401513SRalph Campbell 		 */
13614331726SJason Gunthorpe 		if (mirror->ops->release)
137e1401513SRalph Campbell 			mirror->ops->release(mirror);
138a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
139a3e0d41cSJérôme Glisse 	up_read(&hmm->mirrors_sem);
140a3e0d41cSJérôme Glisse 
141704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
142c0b12405SJérôme Glisse }
143c0b12405SJérôme Glisse 
1445a136b4aSJason Gunthorpe static void notifiers_decrement(struct hmm *hmm)
145c0b12405SJérôme Glisse {
1465a136b4aSJason Gunthorpe 	unsigned long flags;
147c0b12405SJérôme Glisse 
1485a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_lock_irqsave(&hmm->ranges_lock, flags);
149a3e0d41cSJérôme Glisse 	hmm->notifiers--;
150a3e0d41cSJérôme Glisse 	if (!hmm->notifiers) {
151a3e0d41cSJérôme Glisse 		struct hmm_range *range;
152a3e0d41cSJérôme Glisse 
153a3e0d41cSJérôme Glisse 		list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
154a3e0d41cSJérôme Glisse 			if (range->valid)
155a3e0d41cSJérôme Glisse 				continue;
156a3e0d41cSJérôme Glisse 			range->valid = true;
157a3e0d41cSJérôme Glisse 		}
158a3e0d41cSJérôme Glisse 		wake_up_all(&hmm->wq);
159a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
1605a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_unlock_irqrestore(&hmm->ranges_lock, flags);
1615a136b4aSJason Gunthorpe }
162a3e0d41cSJérôme Glisse 
163133ff0eaSJérôme Glisse static int hmm_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *mn,
164133ff0eaSJérôme Glisse 			const struct mmu_notifier_range *nrange)
165133ff0eaSJérôme Glisse {
1666d7c3cdeSJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(mn, struct hmm, mmu_notifier);
167133ff0eaSJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
168133ff0eaSJérôme Glisse 	struct hmm_update update;
169133ff0eaSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range;
1705a136b4aSJason Gunthorpe 	unsigned long flags;
171133ff0eaSJérôme Glisse 	int ret = 0;
172133ff0eaSJérôme Glisse 
1736d7c3cdeSJason Gunthorpe 	if (!kref_get_unless_zero(&hmm->kref))
1746d7c3cdeSJason Gunthorpe 		return 0;
175133ff0eaSJérôme Glisse 
176133ff0eaSJérôme Glisse 	update.start = nrange->start;
177133ff0eaSJérôme Glisse 	update.end = nrange->end;
178133ff0eaSJérôme Glisse 	update.event = HMM_UPDATE_INVALIDATE;
179133ff0eaSJérôme Glisse 	update.blockable = mmu_notifier_range_blockable(nrange);
180133ff0eaSJérôme Glisse 
1815a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_lock_irqsave(&hmm->ranges_lock, flags);
182133ff0eaSJérôme Glisse 	hmm->notifiers++;
183133ff0eaSJérôme Glisse 	list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
184133ff0eaSJérôme Glisse 		if (update.end < range->start || update.start >= range->end)
185133ff0eaSJérôme Glisse 			continue;
186133ff0eaSJérôme Glisse 
187133ff0eaSJérôme Glisse 		range->valid = false;
188133ff0eaSJérôme Glisse 	}
1895a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_unlock_irqrestore(&hmm->ranges_lock, flags);
190c0b12405SJérôme Glisse 
191c0b12405SJérôme Glisse 	if (mmu_notifier_range_blockable(nrange))
192c0b12405SJérôme Glisse 		down_read(&hmm->mirrors_sem);
193c0b12405SJérôme Glisse 	else if (!down_read_trylock(&hmm->mirrors_sem)) {
194c0b12405SJérôme Glisse 		ret = -EAGAIN;
195c0b12405SJérôme Glisse 		goto out;
196c0b12405SJérôme Glisse 	}
197c0b12405SJérôme Glisse 
1985a136b4aSJason Gunthorpe 	list_for_each_entry(mirror, &hmm->mirrors, list) {
1995a136b4aSJason Gunthorpe 		int rc;
2005a136b4aSJason Gunthorpe 
2015a136b4aSJason Gunthorpe 		rc = mirror->ops->sync_cpu_device_pagetables(mirror, &update);
2025a136b4aSJason Gunthorpe 		if (rc) {
2035a136b4aSJason Gunthorpe 			if (WARN_ON(update.blockable || rc != -EAGAIN))
2045a136b4aSJason Gunthorpe 				continue;
2055a136b4aSJason Gunthorpe 			ret = -EAGAIN;
206085ea250SRalph Campbell 			break;
207c0b12405SJérôme Glisse 		}
2085a136b4aSJason Gunthorpe 	}
209c0b12405SJérôme Glisse 	up_read(&hmm->mirrors_sem);
210c0b12405SJérôme Glisse 
211c0b12405SJérôme Glisse out:
2125a136b4aSJason Gunthorpe 	if (ret)
2135a136b4aSJason Gunthorpe 		notifiers_decrement(hmm);
214c0b12405SJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
215c0b12405SJérôme Glisse 	return ret;
216c0b12405SJérôme Glisse }
217c0b12405SJérôme Glisse 
218c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_end(struct mmu_notifier *mn,
219c0b12405SJérôme Glisse 			const struct mmu_notifier_range *nrange)
220c0b12405SJérôme Glisse {
2216d7c3cdeSJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(mn, struct hmm, mmu_notifier);
222c0b12405SJérôme Glisse 
2236d7c3cdeSJason Gunthorpe 	if (!kref_get_unless_zero(&hmm->kref))
2246d7c3cdeSJason Gunthorpe 		return;
225c0b12405SJérôme Glisse 
2265a136b4aSJason Gunthorpe 	notifiers_decrement(hmm);
227704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
228c0b12405SJérôme Glisse }
229c0b12405SJérôme Glisse 
230c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops = {
231e1401513SRalph Campbell 	.release		= hmm_release,
232c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_start	= hmm_invalidate_range_start,
233c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_end	= hmm_invalidate_range_end,
234c0b12405SJérôme Glisse };
235c0b12405SJérôme Glisse 
236c0b12405SJérôme Glisse /*
237c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_register() - register a mirror against an mm
238c0b12405SJérôme Glisse  *
239c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
240c0b12405SJérôme Glisse  * @mm: mm to register against
241085ea250SRalph Campbell  * Return: 0 on success, -ENOMEM if no memory, -EINVAL if invalid arguments
242c0b12405SJérôme Glisse  *
243c0b12405SJérôme Glisse  * To start mirroring a process address space, the device driver must register
244c0b12405SJérôme Glisse  * an HMM mirror struct.
245c0b12405SJérôme Glisse  */
246c0b12405SJérôme Glisse int hmm_mirror_register(struct hmm_mirror *mirror, struct mm_struct *mm)
247c0b12405SJérôme Glisse {
248fec88ab0SLinus Torvalds 	lockdep_assert_held_write(&mm->mmap_sem);
2498a1a0cd0SJason Gunthorpe 
250c0b12405SJérôme Glisse 	/* Sanity check */
251c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm || !mirror || !mirror->ops)
252c0b12405SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
253c0b12405SJérôme Glisse 
254704f3f2cSJérôme Glisse 	mirror->hmm = hmm_get_or_create(mm);
255c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mirror->hmm)
256c0b12405SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
257c0b12405SJérôme Glisse 
258c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
259c0b12405SJérôme Glisse 	list_add(&mirror->list, &mirror->hmm->mirrors);
260c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
261c0b12405SJérôme Glisse 
262c0b12405SJérôme Glisse 	return 0;
263c0b12405SJérôme Glisse }
264c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_register);
265c0b12405SJérôme Glisse 
266c0b12405SJérôme Glisse /*
267c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_unregister() - unregister a mirror
268c0b12405SJérôme Glisse  *
269085ea250SRalph Campbell  * @mirror: mirror struct to unregister
270c0b12405SJérôme Glisse  *
271c0b12405SJérôme Glisse  * Stop mirroring a process address space, and cleanup.
272c0b12405SJérôme Glisse  */
273c0b12405SJérôme Glisse void hmm_mirror_unregister(struct hmm_mirror *mirror)
274c0b12405SJérôme Glisse {
275187229c2SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = mirror->hmm;
276c01cbba2SJérôme Glisse 
277c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
27814331726SJason Gunthorpe 	list_del(&mirror->list);
279c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
280704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
281c0b12405SJérôme Glisse }
282c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_unregister);
283da4c3c73SJérôme Glisse 
28474eee180SJérôme Glisse struct hmm_vma_walk {
28574eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range	*range;
286992de9a8SJérôme Glisse 	struct dev_pagemap	*pgmap;
28774eee180SJérôme Glisse 	unsigned long		last;
28874eee180SJérôme Glisse 	bool			fault;
28974eee180SJérôme Glisse 	bool			block;
29074eee180SJérôme Glisse };
29174eee180SJérôme Glisse 
2922aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_do_fault(struct mm_walk *walk, unsigned long addr,
2932aee09d8SJérôme Glisse 			    bool write_fault, uint64_t *pfn)
29474eee180SJérôme Glisse {
2959b1ae605SKuehling, Felix 	unsigned int flags = FAULT_FLAG_REMOTE;
29674eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
297f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
29874eee180SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
29950a7ca3cSSouptick Joarder 	vm_fault_t ret;
30074eee180SJérôme Glisse 
30174eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->block ? 0 : FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
3022aee09d8SJérôme Glisse 	flags |= write_fault ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
30350a7ca3cSSouptick Joarder 	ret = handle_mm_fault(vma, addr, flags);
304*e709acccSJason Gunthorpe 	if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
305*e709acccSJason Gunthorpe 		/* Note, handle_mm_fault did up_read(&mm->mmap_sem)) */
30673231612SJérôme Glisse 		return -EAGAIN;
307*e709acccSJason Gunthorpe 	}
30850a7ca3cSSouptick Joarder 	if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
309f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_ERROR];
31074eee180SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
31174eee180SJérôme Glisse 	}
31274eee180SJérôme Glisse 
31373231612SJérôme Glisse 	return -EBUSY;
31474eee180SJérôme Glisse }
31574eee180SJérôme Glisse 
316da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_pfns_bad(unsigned long addr,
317da4c3c73SJérôme Glisse 			unsigned long end,
318da4c3c73SJérôme Glisse 			struct mm_walk *walk)
319da4c3c73SJérôme Glisse {
320c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
321c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
322ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
323da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
324da4c3c73SJérôme Glisse 
325da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
326da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++)
327f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = range->values[HMM_PFN_ERROR];
328da4c3c73SJérôme Glisse 
329da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
330da4c3c73SJérôme Glisse }
331da4c3c73SJérôme Glisse 
3325504ed29SJérôme Glisse /*
3335504ed29SJérôme Glisse  * hmm_vma_walk_hole() - handle a range lacking valid pmd or pte(s)
3345504ed29SJérôme Glisse  * @start: range virtual start address (inclusive)
3355504ed29SJérôme Glisse  * @end: range virtual end address (exclusive)
3362aee09d8SJérôme Glisse  * @fault: should we fault or not ?
3372aee09d8SJérôme Glisse  * @write_fault: write fault ?
3385504ed29SJérôme Glisse  * @walk: mm_walk structure
339085ea250SRalph Campbell  * Return: 0 on success, -EBUSY after page fault, or page fault error
3405504ed29SJérôme Glisse  *
3415504ed29SJérôme Glisse  * This function will be called whenever pmd_none() or pte_none() returns true,
3425504ed29SJérôme Glisse  * or whenever there is no page directory covering the virtual address range.
3435504ed29SJérôme Glisse  */
3442aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole_(unsigned long addr, unsigned long end,
3452aee09d8SJérôme Glisse 			      bool fault, bool write_fault,
346da4c3c73SJérôme Glisse 			      struct mm_walk *walk)
347da4c3c73SJérôme Glisse {
34874eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
34974eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
350ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
35163d5066fSJérôme Glisse 	unsigned long i, page_size;
352da4c3c73SJérôme Glisse 
35374eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
35463d5066fSJérôme Glisse 	page_size = hmm_range_page_size(range);
35563d5066fSJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> range->page_shift;
35663d5066fSJérôme Glisse 
35763d5066fSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += page_size, i++) {
358f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
3592aee09d8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault) {
36074eee180SJérôme Glisse 			int ret;
361da4c3c73SJérôme Glisse 
3622aee09d8SJérôme Glisse 			ret = hmm_vma_do_fault(walk, addr, write_fault,
3632aee09d8SJérôme Glisse 					       &pfns[i]);
36473231612SJérôme Glisse 			if (ret != -EBUSY)
36574eee180SJérôme Glisse 				return ret;
36674eee180SJérôme Glisse 		}
36774eee180SJérôme Glisse 	}
36874eee180SJérôme Glisse 
36973231612SJérôme Glisse 	return (fault || write_fault) ? -EBUSY : 0;
3702aee09d8SJérôme Glisse }
3712aee09d8SJérôme Glisse 
3722aee09d8SJérôme Glisse static inline void hmm_pte_need_fault(const struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk,
3732aee09d8SJérôme Glisse 				      uint64_t pfns, uint64_t cpu_flags,
3742aee09d8SJérôme Glisse 				      bool *fault, bool *write_fault)
3752aee09d8SJérôme Glisse {
376f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
377f88a1e90SJérôme Glisse 
3782aee09d8SJérôme Glisse 	if (!hmm_vma_walk->fault)
3792aee09d8SJérôme Glisse 		return;
3802aee09d8SJérôme Glisse 
381023a019aSJérôme Glisse 	/*
382023a019aSJérôme Glisse 	 * So we not only consider the individual per page request we also
383023a019aSJérôme Glisse 	 * consider the default flags requested for the range. The API can
384023a019aSJérôme Glisse 	 * be use in 2 fashions. The first one where the HMM user coalesce
385023a019aSJérôme Glisse 	 * multiple page fault into one request and set flags per pfns for
386023a019aSJérôme Glisse 	 * of those faults. The second one where the HMM user want to pre-
387023a019aSJérôme Glisse 	 * fault a range with specific flags. For the latter one it is a
388023a019aSJérôme Glisse 	 * waste to have the user pre-fill the pfn arrays with a default
389023a019aSJérôme Glisse 	 * flags value.
390023a019aSJérôme Glisse 	 */
391023a019aSJérôme Glisse 	pfns = (pfns & range->pfn_flags_mask) | range->default_flags;
392023a019aSJérôme Glisse 
3932aee09d8SJérôme Glisse 	/* We aren't ask to do anything ... */
394f88a1e90SJérôme Glisse 	if (!(pfns & range->flags[HMM_PFN_VALID]))
3952aee09d8SJérôme Glisse 		return;
396f88a1e90SJérôme Glisse 	/* If this is device memory than only fault if explicitly requested */
397f88a1e90SJérôme Glisse 	if ((cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE])) {
398f88a1e90SJérôme Glisse 		/* Do we fault on device memory ? */
399f88a1e90SJérôme Glisse 		if (pfns & range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE]) {
400f88a1e90SJérôme Glisse 			*write_fault = pfns & range->flags[HMM_PFN_WRITE];
401f88a1e90SJérôme Glisse 			*fault = true;
402f88a1e90SJérôme Glisse 		}
4032aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4042aee09d8SJérôme Glisse 	}
405f88a1e90SJérôme Glisse 
406f88a1e90SJérôme Glisse 	/* If CPU page table is not valid then we need to fault */
407f88a1e90SJérôme Glisse 	*fault = !(cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_VALID]);
408f88a1e90SJérôme Glisse 	/* Need to write fault ? */
409f88a1e90SJérôme Glisse 	if ((pfns & range->flags[HMM_PFN_WRITE]) &&
410f88a1e90SJérôme Glisse 	    !(cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_WRITE])) {
411f88a1e90SJérôme Glisse 		*write_fault = true;
4122aee09d8SJérôme Glisse 		*fault = true;
4132aee09d8SJérôme Glisse 	}
4142aee09d8SJérôme Glisse }
4152aee09d8SJérôme Glisse 
4162aee09d8SJérôme Glisse static void hmm_range_need_fault(const struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk,
4172aee09d8SJérôme Glisse 				 const uint64_t *pfns, unsigned long npages,
4182aee09d8SJérôme Glisse 				 uint64_t cpu_flags, bool *fault,
4192aee09d8SJérôme Glisse 				 bool *write_fault)
4202aee09d8SJérôme Glisse {
4212aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long i;
4222aee09d8SJérôme Glisse 
4232aee09d8SJérôme Glisse 	if (!hmm_vma_walk->fault) {
4242aee09d8SJérôme Glisse 		*fault = *write_fault = false;
4252aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4262aee09d8SJérôme Glisse 	}
4272aee09d8SJérôme Glisse 
428a3e0d41cSJérôme Glisse 	*fault = *write_fault = false;
4292aee09d8SJérôme Glisse 	for (i = 0; i < npages; ++i) {
4302aee09d8SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, pfns[i], cpu_flags,
4312aee09d8SJérôme Glisse 				   fault, write_fault);
432a3e0d41cSJérôme Glisse 		if ((*write_fault))
4332aee09d8SJérôme Glisse 			return;
4342aee09d8SJérôme Glisse 	}
4352aee09d8SJérôme Glisse }
4362aee09d8SJérôme Glisse 
4372aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole(unsigned long addr, unsigned long end,
4382aee09d8SJérôme Glisse 			     struct mm_walk *walk)
4392aee09d8SJérôme Glisse {
4402aee09d8SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
4412aee09d8SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
4422aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
4432aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages;
4442aee09d8SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns;
4452aee09d8SJérôme Glisse 
4462aee09d8SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
4472aee09d8SJérôme Glisse 	npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
4482aee09d8SJérôme Glisse 	pfns = &range->pfns[i];
4492aee09d8SJérôme Glisse 	hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
4502aee09d8SJérôme Glisse 			     0, &fault, &write_fault);
4512aee09d8SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
4522aee09d8SJérôme Glisse }
4532aee09d8SJérôme Glisse 
454f88a1e90SJérôme Glisse static inline uint64_t pmd_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pmd_t pmd)
4552aee09d8SJérôme Glisse {
4562aee09d8SJérôme Glisse 	if (pmd_protnone(pmd))
4572aee09d8SJérôme Glisse 		return 0;
458f88a1e90SJérôme Glisse 	return pmd_write(pmd) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
459f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
460f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
461da4c3c73SJérôme Glisse }
462da4c3c73SJérôme Glisse 
463992de9a8SJérôme Glisse static inline uint64_t pud_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pud_t pud)
464992de9a8SJérôme Glisse {
465992de9a8SJérôme Glisse 	if (!pud_present(pud))
466992de9a8SJérôme Glisse 		return 0;
467992de9a8SJérôme Glisse 	return pud_write(pud) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
468992de9a8SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
469992de9a8SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
470992de9a8SJérôme Glisse }
471992de9a8SJérôme Glisse 
47253f5c3f4SJérôme Glisse static int hmm_vma_handle_pmd(struct mm_walk *walk,
47353f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long addr,
47453f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long end,
47553f5c3f4SJérôme Glisse 			      uint64_t *pfns,
47653f5c3f4SJérôme Glisse 			      pmd_t pmd)
47753f5c3f4SJérôme Glisse {
478992de9a8SJérôme Glisse #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
47953f5c3f4SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
480f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
4812aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long pfn, npages, i;
4822aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
483f88a1e90SJérôme Glisse 	uint64_t cpu_flags;
48453f5c3f4SJérôme Glisse 
4852aee09d8SJérôme Glisse 	npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
486f88a1e90SJérôme Glisse 	cpu_flags = pmd_to_hmm_pfn_flags(range, pmd);
4872aee09d8SJérôme Glisse 	hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages, cpu_flags,
4882aee09d8SJérôme Glisse 			     &fault, &write_fault);
48953f5c3f4SJérôme Glisse 
4902aee09d8SJérôme Glisse 	if (pmd_protnone(pmd) || fault || write_fault)
4912aee09d8SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
49253f5c3f4SJérôme Glisse 
49353f5c3f4SJérôme Glisse 	pfn = pmd_pfn(pmd) + pte_index(addr);
494992de9a8SJérôme Glisse 	for (i = 0; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++, pfn++) {
495992de9a8SJérôme Glisse 		if (pmd_devmap(pmd)) {
496992de9a8SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->pgmap = get_dev_pagemap(pfn,
497992de9a8SJérôme Glisse 					      hmm_vma_walk->pgmap);
498992de9a8SJérôme Glisse 			if (unlikely(!hmm_vma_walk->pgmap))
499992de9a8SJérôme Glisse 				return -EBUSY;
500992de9a8SJérôme Glisse 		}
501391aab11SJérôme Glisse 		pfns[i] = hmm_device_entry_from_pfn(range, pfn) | cpu_flags;
502992de9a8SJérôme Glisse 	}
503992de9a8SJérôme Glisse 	if (hmm_vma_walk->pgmap) {
504992de9a8SJérôme Glisse 		put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
505992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
506992de9a8SJérôme Glisse 	}
50753f5c3f4SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = end;
50853f5c3f4SJérôme Glisse 	return 0;
509992de9a8SJérôme Glisse #else
510992de9a8SJérôme Glisse 	/* If THP is not enabled then we should never reach that code ! */
511992de9a8SJérôme Glisse 	return -EINVAL;
512992de9a8SJérôme Glisse #endif
51353f5c3f4SJérôme Glisse }
51453f5c3f4SJérôme Glisse 
515f88a1e90SJérôme Glisse static inline uint64_t pte_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pte_t pte)
5162aee09d8SJérôme Glisse {
517789c2af8SPhilip Yang 	if (pte_none(pte) || !pte_present(pte) || pte_protnone(pte))
5182aee09d8SJérôme Glisse 		return 0;
519f88a1e90SJérôme Glisse 	return pte_write(pte) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
520f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
521f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
5222aee09d8SJérôme Glisse }
5232aee09d8SJérôme Glisse 
52453f5c3f4SJérôme Glisse static int hmm_vma_handle_pte(struct mm_walk *walk, unsigned long addr,
52553f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long end, pmd_t *pmdp, pte_t *ptep,
52653f5c3f4SJérôme Glisse 			      uint64_t *pfn)
52753f5c3f4SJérôme Glisse {
52853f5c3f4SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
529f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
53053f5c3f4SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5312aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
5322aee09d8SJérôme Glisse 	uint64_t cpu_flags;
53353f5c3f4SJérôme Glisse 	pte_t pte = *ptep;
534f88a1e90SJérôme Glisse 	uint64_t orig_pfn = *pfn;
53553f5c3f4SJérôme Glisse 
536f88a1e90SJérôme Glisse 	*pfn = range->values[HMM_PFN_NONE];
53773231612SJérôme Glisse 	fault = write_fault = false;
53853f5c3f4SJérôme Glisse 
53953f5c3f4SJérôme Glisse 	if (pte_none(pte)) {
54073231612SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, 0,
54173231612SJérôme Glisse 				   &fault, &write_fault);
5422aee09d8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault)
54353f5c3f4SJérôme Glisse 			goto fault;
54453f5c3f4SJérôme Glisse 		return 0;
54553f5c3f4SJérôme Glisse 	}
54653f5c3f4SJérôme Glisse 
54753f5c3f4SJérôme Glisse 	if (!pte_present(pte)) {
54853f5c3f4SJérôme Glisse 		swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
54953f5c3f4SJérôme Glisse 
55053f5c3f4SJérôme Glisse 		if (!non_swap_entry(entry)) {
5512aee09d8SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault)
55253f5c3f4SJérôme Glisse 				goto fault;
55353f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
55453f5c3f4SJérôme Glisse 		}
55553f5c3f4SJérôme Glisse 
55653f5c3f4SJérôme Glisse 		/*
55753f5c3f4SJérôme Glisse 		 * This is a special swap entry, ignore migration, use
55853f5c3f4SJérôme Glisse 		 * device and report anything else as error.
55953f5c3f4SJérôme Glisse 		 */
56053f5c3f4SJérôme Glisse 		if (is_device_private_entry(entry)) {
561f88a1e90SJérôme Glisse 			cpu_flags = range->flags[HMM_PFN_VALID] |
562f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE];
5632aee09d8SJérôme Glisse 			cpu_flags |= is_write_device_private_entry(entry) ?
564f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] : 0;
565f88a1e90SJérôme Glisse 			hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
566f88a1e90SJérôme Glisse 					   &fault, &write_fault);
567f88a1e90SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault)
568f88a1e90SJérôme Glisse 				goto fault;
569391aab11SJérôme Glisse 			*pfn = hmm_device_entry_from_pfn(range,
570391aab11SJérôme Glisse 					    swp_offset(entry));
571f88a1e90SJérôme Glisse 			*pfn |= cpu_flags;
57253f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
57353f5c3f4SJérôme Glisse 		}
57453f5c3f4SJérôme Glisse 
57553f5c3f4SJérôme Glisse 		if (is_migration_entry(entry)) {
5762aee09d8SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault) {
57753f5c3f4SJérôme Glisse 				pte_unmap(ptep);
57853f5c3f4SJérôme Glisse 				hmm_vma_walk->last = addr;
57953f5c3f4SJérôme Glisse 				migration_entry_wait(vma->vm_mm,
58053f5c3f4SJérôme Glisse 						     pmdp, addr);
58173231612SJérôme Glisse 				return -EBUSY;
58253f5c3f4SJérôme Glisse 			}
58353f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
58453f5c3f4SJérôme Glisse 		}
58553f5c3f4SJérôme Glisse 
58653f5c3f4SJérôme Glisse 		/* Report error for everything else */
587f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_ERROR];
58853f5c3f4SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
58973231612SJérôme Glisse 	} else {
59073231612SJérôme Glisse 		cpu_flags = pte_to_hmm_pfn_flags(range, pte);
59173231612SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
59273231612SJérôme Glisse 				   &fault, &write_fault);
59353f5c3f4SJérôme Glisse 	}
59453f5c3f4SJérôme Glisse 
5952aee09d8SJérôme Glisse 	if (fault || write_fault)
59653f5c3f4SJérôme Glisse 		goto fault;
59753f5c3f4SJérôme Glisse 
598992de9a8SJérôme Glisse 	if (pte_devmap(pte)) {
599992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte),
600992de9a8SJérôme Glisse 					      hmm_vma_walk->pgmap);
601992de9a8SJérôme Glisse 		if (unlikely(!hmm_vma_walk->pgmap))
602992de9a8SJérôme Glisse 			return -EBUSY;
603992de9a8SJérôme Glisse 	} else if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) && pte_special(pte)) {
604992de9a8SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_SPECIAL];
605992de9a8SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
606992de9a8SJérôme Glisse 	}
607992de9a8SJérôme Glisse 
608391aab11SJérôme Glisse 	*pfn = hmm_device_entry_from_pfn(range, pte_pfn(pte)) | cpu_flags;
60953f5c3f4SJérôme Glisse 	return 0;
61053f5c3f4SJérôme Glisse 
61153f5c3f4SJérôme Glisse fault:
612992de9a8SJérôme Glisse 	if (hmm_vma_walk->pgmap) {
613992de9a8SJérôme Glisse 		put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
614992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
615992de9a8SJérôme Glisse 	}
61653f5c3f4SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep);
61753f5c3f4SJérôme Glisse 	/* Fault any virtual address we were asked to fault */
6182aee09d8SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
61953f5c3f4SJérôme Glisse }
62053f5c3f4SJérôme Glisse 
621da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pmd(pmd_t *pmdp,
622da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
623da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
624da4c3c73SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
625da4c3c73SJérôme Glisse {
62674eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
62774eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
628d08faca0SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
629ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
630da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i;
631da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_t *ptep;
632da4c3c73SJérôme Glisse 	pmd_t pmd;
633da4c3c73SJérôme Glisse 
634d08faca0SJérôme Glisse 
635d08faca0SJérôme Glisse again:
636d08faca0SJérôme Glisse 	pmd = READ_ONCE(*pmdp);
637d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_none(pmd))
638d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
639d08faca0SJérôme Glisse 
640d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_huge(pmd) && (range->vma->vm_flags & VM_HUGETLB))
641d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
642d08faca0SJérôme Glisse 
643d08faca0SJérôme Glisse 	if (thp_migration_supported() && is_pmd_migration_entry(pmd)) {
644d08faca0SJérôme Glisse 		bool fault, write_fault;
645d08faca0SJérôme Glisse 		unsigned long npages;
646d08faca0SJérôme Glisse 		uint64_t *pfns;
647d08faca0SJérôme Glisse 
648d08faca0SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
649d08faca0SJérôme Glisse 		npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
650d08faca0SJérôme Glisse 		pfns = &range->pfns[i];
651d08faca0SJérôme Glisse 
652d08faca0SJérôme Glisse 		hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
653d08faca0SJérôme Glisse 				     0, &fault, &write_fault);
654d08faca0SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault) {
655d08faca0SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->last = addr;
656d08faca0SJérôme Glisse 			pmd_migration_entry_wait(vma->vm_mm, pmdp);
65773231612SJérôme Glisse 			return -EBUSY;
658d08faca0SJérôme Glisse 		}
659d08faca0SJérôme Glisse 		return 0;
660d08faca0SJérôme Glisse 	} else if (!pmd_present(pmd))
661d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
662d08faca0SJérôme Glisse 
663d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_devmap(pmd) || pmd_trans_huge(pmd)) {
664da4c3c73SJérôme Glisse 		/*
665da4c3c73SJérôme Glisse 		 * No need to take pmd_lock here, even if some other threads
666da4c3c73SJérôme Glisse 		 * is splitting the huge pmd we will get that event through
667da4c3c73SJérôme Glisse 		 * mmu_notifier callback.
668da4c3c73SJérôme Glisse 		 *
669da4c3c73SJérôme Glisse 		 * So just read pmd value and check again its a transparent
670da4c3c73SJérôme Glisse 		 * huge or device mapping one and compute corresponding pfn
671da4c3c73SJérôme Glisse 		 * values.
672da4c3c73SJérôme Glisse 		 */
673da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd = pmd_read_atomic(pmdp);
674da4c3c73SJérôme Glisse 		barrier();
675da4c3c73SJérôme Glisse 		if (!pmd_devmap(pmd) && !pmd_trans_huge(pmd))
676da4c3c73SJérôme Glisse 			goto again;
677da4c3c73SJérôme Glisse 
678d08faca0SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
67953f5c3f4SJérôme Glisse 		return hmm_vma_handle_pmd(walk, addr, end, &pfns[i], pmd);
680da4c3c73SJérôme Glisse 	}
681da4c3c73SJérôme Glisse 
682d08faca0SJérôme Glisse 	/*
683d08faca0SJérôme Glisse 	 * We have handled all the valid case above ie either none, migration,
684d08faca0SJérôme Glisse 	 * huge or transparent huge. At this point either it is a valid pmd
685d08faca0SJérôme Glisse 	 * entry pointing to pte directory or it is a bad pmd that will not
686d08faca0SJérôme Glisse 	 * recover.
687d08faca0SJérôme Glisse 	 */
688d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_bad(pmd))
689da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
690da4c3c73SJérôme Glisse 
691da4c3c73SJérôme Glisse 	ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
692d08faca0SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
693da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++, i++) {
69453f5c3f4SJérôme Glisse 		int r;
695da4c3c73SJérôme Glisse 
69653f5c3f4SJérôme Glisse 		r = hmm_vma_handle_pte(walk, addr, end, pmdp, ptep, &pfns[i]);
69753f5c3f4SJérôme Glisse 		if (r) {
69853f5c3f4SJérôme Glisse 			/* hmm_vma_handle_pte() did unmap pte directory */
69974eee180SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->last = addr;
70053f5c3f4SJérôme Glisse 			return r;
70174eee180SJérôme Glisse 		}
702da4c3c73SJérôme Glisse 	}
703992de9a8SJérôme Glisse 	if (hmm_vma_walk->pgmap) {
704992de9a8SJérôme Glisse 		/*
705992de9a8SJérôme Glisse 		 * We do put_dev_pagemap() here and not in hmm_vma_handle_pte()
706992de9a8SJérôme Glisse 		 * so that we can leverage get_dev_pagemap() optimization which
707992de9a8SJérôme Glisse 		 * will not re-take a reference on a pgmap if we already have
708992de9a8SJérôme Glisse 		 * one.
709992de9a8SJérôme Glisse 		 */
710992de9a8SJérôme Glisse 		put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
711992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
712992de9a8SJérôme Glisse 	}
713da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep - 1);
714da4c3c73SJérôme Glisse 
71553f5c3f4SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
716da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
717da4c3c73SJérôme Glisse }
718da4c3c73SJérôme Glisse 
719992de9a8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pud(pud_t *pudp,
720992de9a8SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
721992de9a8SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
722992de9a8SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
723992de9a8SJérôme Glisse {
724992de9a8SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
725992de9a8SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
726992de9a8SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, next;
727992de9a8SJérôme Glisse 	pmd_t *pmdp;
728992de9a8SJérôme Glisse 	pud_t pud;
729992de9a8SJérôme Glisse 	int ret;
730992de9a8SJérôme Glisse 
731992de9a8SJérôme Glisse again:
732992de9a8SJérôme Glisse 	pud = READ_ONCE(*pudp);
733992de9a8SJérôme Glisse 	if (pud_none(pud))
734992de9a8SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
735992de9a8SJérôme Glisse 
736992de9a8SJérôme Glisse 	if (pud_huge(pud) && pud_devmap(pud)) {
737992de9a8SJérôme Glisse 		unsigned long i, npages, pfn;
738992de9a8SJérôme Glisse 		uint64_t *pfns, cpu_flags;
739992de9a8SJérôme Glisse 		bool fault, write_fault;
740992de9a8SJérôme Glisse 
741992de9a8SJérôme Glisse 		if (!pud_present(pud))
742992de9a8SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
743992de9a8SJérôme Glisse 
744992de9a8SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
745992de9a8SJérôme Glisse 		npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
746992de9a8SJérôme Glisse 		pfns = &range->pfns[i];
747992de9a8SJérôme Glisse 
748992de9a8SJérôme Glisse 		cpu_flags = pud_to_hmm_pfn_flags(range, pud);
749992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
750992de9a8SJérôme Glisse 				     cpu_flags, &fault, &write_fault);
751992de9a8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault)
752992de9a8SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault,
753992de9a8SJérôme Glisse 						write_fault, walk);
754992de9a8SJérôme Glisse 
755992de9a8SJérôme Glisse 		pfn = pud_pfn(pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
756992de9a8SJérôme Glisse 		for (i = 0; i < npages; ++i, ++pfn) {
757992de9a8SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->pgmap = get_dev_pagemap(pfn,
758992de9a8SJérôme Glisse 					      hmm_vma_walk->pgmap);
759992de9a8SJérôme Glisse 			if (unlikely(!hmm_vma_walk->pgmap))
760992de9a8SJérôme Glisse 				return -EBUSY;
761391aab11SJérôme Glisse 			pfns[i] = hmm_device_entry_from_pfn(range, pfn) |
762391aab11SJérôme Glisse 				  cpu_flags;
763992de9a8SJérôme Glisse 		}
764992de9a8SJérôme Glisse 		if (hmm_vma_walk->pgmap) {
765992de9a8SJérôme Glisse 			put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
766992de9a8SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
767992de9a8SJérôme Glisse 		}
768992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->last = end;
769992de9a8SJérôme Glisse 		return 0;
770992de9a8SJérôme Glisse 	}
771992de9a8SJérôme Glisse 
772992de9a8SJérôme Glisse 	split_huge_pud(walk->vma, pudp, addr);
773992de9a8SJérôme Glisse 	if (pud_none(*pudp))
774992de9a8SJérôme Glisse 		goto again;
775992de9a8SJérôme Glisse 
776992de9a8SJérôme Glisse 	pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
777992de9a8SJérôme Glisse 	do {
778992de9a8SJérôme Glisse 		next = pmd_addr_end(addr, end);
779992de9a8SJérôme Glisse 		ret = hmm_vma_walk_pmd(pmdp, addr, next, walk);
780992de9a8SJérôme Glisse 		if (ret)
781992de9a8SJérôme Glisse 			return ret;
782992de9a8SJérôme Glisse 	} while (pmdp++, addr = next, addr != end);
783992de9a8SJérôme Glisse 
784992de9a8SJérôme Glisse 	return 0;
785992de9a8SJérôme Glisse }
786992de9a8SJérôme Glisse 
78763d5066fSJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hugetlb_entry(pte_t *pte, unsigned long hmask,
78863d5066fSJérôme Glisse 				      unsigned long start, unsigned long end,
78963d5066fSJérôme Glisse 				      struct mm_walk *walk)
79063d5066fSJérôme Glisse {
79163d5066fSJérôme Glisse #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
79263d5066fSJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i, pfn, mask, size, pfn_inc;
79363d5066fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
79463d5066fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
79563d5066fSJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
79663d5066fSJérôme Glisse 	struct hstate *h = hstate_vma(vma);
79763d5066fSJérôme Glisse 	uint64_t orig_pfn, cpu_flags;
79863d5066fSJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
79963d5066fSJérôme Glisse 	spinlock_t *ptl;
80063d5066fSJérôme Glisse 	pte_t entry;
80163d5066fSJérôme Glisse 	int ret = 0;
80263d5066fSJérôme Glisse 
80363d5066fSJérôme Glisse 	size = 1UL << huge_page_shift(h);
80463d5066fSJérôme Glisse 	mask = size - 1;
80563d5066fSJérôme Glisse 	if (range->page_shift != PAGE_SHIFT) {
80663d5066fSJérôme Glisse 		/* Make sure we are looking at full page. */
80763d5066fSJérôme Glisse 		if (start & mask)
80863d5066fSJérôme Glisse 			return -EINVAL;
80963d5066fSJérôme Glisse 		if (end < (start + size))
81063d5066fSJérôme Glisse 			return -EINVAL;
81163d5066fSJérôme Glisse 		pfn_inc = size >> PAGE_SHIFT;
81263d5066fSJérôme Glisse 	} else {
81363d5066fSJérôme Glisse 		pfn_inc = 1;
81463d5066fSJérôme Glisse 		size = PAGE_SIZE;
81563d5066fSJérôme Glisse 	}
81663d5066fSJérôme Glisse 
81763d5066fSJérôme Glisse 
81863d5066fSJérôme Glisse 	ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(walk->vma), walk->mm, pte);
81963d5066fSJérôme Glisse 	entry = huge_ptep_get(pte);
82063d5066fSJérôme Glisse 
82163d5066fSJérôme Glisse 	i = (start - range->start) >> range->page_shift;
82263d5066fSJérôme Glisse 	orig_pfn = range->pfns[i];
82363d5066fSJérôme Glisse 	range->pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
82463d5066fSJérôme Glisse 	cpu_flags = pte_to_hmm_pfn_flags(range, entry);
82563d5066fSJérôme Glisse 	fault = write_fault = false;
82663d5066fSJérôme Glisse 	hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
82763d5066fSJérôme Glisse 			   &fault, &write_fault);
82863d5066fSJérôme Glisse 	if (fault || write_fault) {
82963d5066fSJérôme Glisse 		ret = -ENOENT;
83063d5066fSJérôme Glisse 		goto unlock;
83163d5066fSJérôme Glisse 	}
83263d5066fSJérôme Glisse 
83363d5066fSJérôme Glisse 	pfn = pte_pfn(entry) + ((start & mask) >> range->page_shift);
83463d5066fSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += size, i++, pfn += pfn_inc)
835391aab11SJérôme Glisse 		range->pfns[i] = hmm_device_entry_from_pfn(range, pfn) |
836391aab11SJérôme Glisse 				 cpu_flags;
83763d5066fSJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = end;
83863d5066fSJérôme Glisse 
83963d5066fSJérôme Glisse unlock:
84063d5066fSJérôme Glisse 	spin_unlock(ptl);
84163d5066fSJérôme Glisse 
84263d5066fSJérôme Glisse 	if (ret == -ENOENT)
84363d5066fSJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
84463d5066fSJérôme Glisse 
84563d5066fSJérôme Glisse 	return ret;
84663d5066fSJérôme Glisse #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
84763d5066fSJérôme Glisse 	return -EINVAL;
84863d5066fSJérôme Glisse #endif
84963d5066fSJérôme Glisse }
85063d5066fSJérôme Glisse 
851f88a1e90SJérôme Glisse static void hmm_pfns_clear(struct hmm_range *range,
852f88a1e90SJérôme Glisse 			   uint64_t *pfns,
85333cd47dcSJérôme Glisse 			   unsigned long addr,
85433cd47dcSJérôme Glisse 			   unsigned long end)
85533cd47dcSJérôme Glisse {
85633cd47dcSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, pfns++)
857f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfns = range->values[HMM_PFN_NONE];
85833cd47dcSJérôme Glisse }
85933cd47dcSJérôme Glisse 
860da4c3c73SJérôme Glisse /*
861a3e0d41cSJérôme Glisse  * hmm_range_register() - start tracking change to CPU page table over a range
862a3e0d41cSJérôme Glisse  * @range: range
863a3e0d41cSJérôme Glisse  * @mm: the mm struct for the range of virtual address
864a3e0d41cSJérôme Glisse  * @start: start virtual address (inclusive)
865a3e0d41cSJérôme Glisse  * @end: end virtual address (exclusive)
86663d5066fSJérôme Glisse  * @page_shift: expect page shift for the range
867a3e0d41cSJérôme Glisse  * Returns 0 on success, -EFAULT if the address space is no longer valid
868a3e0d41cSJérôme Glisse  *
869a3e0d41cSJérôme Glisse  * Track updates to the CPU page table see include/linux/hmm.h
870a3e0d41cSJérôme Glisse  */
871a3e0d41cSJérôme Glisse int hmm_range_register(struct hmm_range *range,
872e36acfe6SJason Gunthorpe 		       struct hmm_mirror *mirror,
873a3e0d41cSJérôme Glisse 		       unsigned long start,
87463d5066fSJérôme Glisse 		       unsigned long end,
87563d5066fSJérôme Glisse 		       unsigned page_shift)
876a3e0d41cSJérôme Glisse {
87763d5066fSJérôme Glisse 	unsigned long mask = ((1UL << page_shift) - 1UL);
878e36acfe6SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = mirror->hmm;
8795a136b4aSJason Gunthorpe 	unsigned long flags;
88063d5066fSJérôme Glisse 
881a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->valid = false;
882a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->hmm = NULL;
883a3e0d41cSJérôme Glisse 
88463d5066fSJérôme Glisse 	if ((start & mask) || (end & mask))
88563d5066fSJérôme Glisse 		return -EINVAL;
88663d5066fSJérôme Glisse 	if (start >= end)
887a3e0d41cSJérôme Glisse 		return -EINVAL;
888a3e0d41cSJérôme Glisse 
88963d5066fSJérôme Glisse 	range->page_shift = page_shift;
890a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->start = start;
891a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->end = end;
892a3e0d41cSJérôme Glisse 
89347f24598SJason Gunthorpe 	/* Prevent hmm_release() from running while the range is valid */
89447f24598SJason Gunthorpe 	if (!mmget_not_zero(hmm->mm))
895a3e0d41cSJérôme Glisse 		return -EFAULT;
896a3e0d41cSJérôme Glisse 
897085ea250SRalph Campbell 	/* Initialize range to track CPU page table updates. */
8985a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_lock_irqsave(&hmm->ranges_lock, flags);
899a3e0d41cSJérôme Glisse 
900085ea250SRalph Campbell 	range->hmm = hmm;
901e36acfe6SJason Gunthorpe 	kref_get(&hmm->kref);
902157816f3SJason Gunthorpe 	list_add(&range->list, &hmm->ranges);
903a3e0d41cSJérôme Glisse 
904a3e0d41cSJérôme Glisse 	/*
905a3e0d41cSJérôme Glisse 	 * If there are any concurrent notifiers we have to wait for them for
906a3e0d41cSJérôme Glisse 	 * the range to be valid (see hmm_range_wait_until_valid()).
907a3e0d41cSJérôme Glisse 	 */
908085ea250SRalph Campbell 	if (!hmm->notifiers)
909a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->valid = true;
9105a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_unlock_irqrestore(&hmm->ranges_lock, flags);
911a3e0d41cSJérôme Glisse 
912a3e0d41cSJérôme Glisse 	return 0;
913a3e0d41cSJérôme Glisse }
914a3e0d41cSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_register);
915a3e0d41cSJérôme Glisse 
916a3e0d41cSJérôme Glisse /*
917a3e0d41cSJérôme Glisse  * hmm_range_unregister() - stop tracking change to CPU page table over a range
918a3e0d41cSJérôme Glisse  * @range: range
919a3e0d41cSJérôme Glisse  *
920a3e0d41cSJérôme Glisse  * Range struct is used to track updates to the CPU page table after a call to
921a3e0d41cSJérôme Glisse  * hmm_range_register(). See include/linux/hmm.h for how to use it.
922a3e0d41cSJérôme Glisse  */
923a3e0d41cSJérôme Glisse void hmm_range_unregister(struct hmm_range *range)
924a3e0d41cSJérôme Glisse {
925085ea250SRalph Campbell 	struct hmm *hmm = range->hmm;
9265a136b4aSJason Gunthorpe 	unsigned long flags;
927a3e0d41cSJérôme Glisse 
9285a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_lock_irqsave(&hmm->ranges_lock, flags);
92947f24598SJason Gunthorpe 	list_del_init(&range->list);
9305a136b4aSJason Gunthorpe 	spin_unlock_irqrestore(&hmm->ranges_lock, flags);
931a3e0d41cSJérôme Glisse 
932a3e0d41cSJérôme Glisse 	/* Drop reference taken by hmm_range_register() */
93347f24598SJason Gunthorpe 	mmput(hmm->mm);
934085ea250SRalph Campbell 	hmm_put(hmm);
9352dcc3eb8SJason Gunthorpe 
9362dcc3eb8SJason Gunthorpe 	/*
9372dcc3eb8SJason Gunthorpe 	 * The range is now invalid and the ref on the hmm is dropped, so
9382dcc3eb8SJason Gunthorpe 	 * poison the pointer.  Leave other fields in place, for the caller's
9392dcc3eb8SJason Gunthorpe 	 * use.
9402dcc3eb8SJason Gunthorpe 	 */
941a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->valid = false;
9422dcc3eb8SJason Gunthorpe 	memset(&range->hmm, POISON_INUSE, sizeof(range->hmm));
943a3e0d41cSJérôme Glisse }
944a3e0d41cSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_unregister);
945a3e0d41cSJérôme Glisse 
946a3e0d41cSJérôme Glisse /*
94725f23a0cSJérôme Glisse  * hmm_range_snapshot() - snapshot CPU page table for a range
94825f23a0cSJérôme Glisse  * @range: range
949085ea250SRalph Campbell  * Return: -EINVAL if invalid argument, -ENOMEM out of memory, -EPERM invalid
950a3e0d41cSJérôme Glisse  *          permission (for instance asking for write and range is read only),
9512bcbeaefSChristoph Hellwig  *          -EBUSY if you need to retry, -EFAULT invalid (ie either no valid
952a3e0d41cSJérôme Glisse  *          vma or it is illegal to access that range), number of valid pages
953a3e0d41cSJérôme Glisse  *          in range->pfns[] (from range start address).
954da4c3c73SJérôme Glisse  *
955da4c3c73SJérôme Glisse  * This snapshots the CPU page table for a range of virtual addresses. Snapshot
956a3e0d41cSJérôme Glisse  * validity is tracked by range struct. See in include/linux/hmm.h for example
957a3e0d41cSJérôme Glisse  * on how to use.
958da4c3c73SJérôme Glisse  */
95925f23a0cSJérôme Glisse long hmm_range_snapshot(struct hmm_range *range)
960da4c3c73SJérôme Glisse {
96163d5066fSJérôme Glisse 	const unsigned long device_vma = VM_IO | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP;
962a3e0d41cSJérôme Glisse 	unsigned long start = range->start, end;
96374eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
964a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = range->hmm;
965a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma;
966da4c3c73SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
967704f3f2cSJérôme Glisse 
96847f24598SJason Gunthorpe 	lockdep_assert_held(&hmm->mm->mmap_sem);
969a3e0d41cSJérôme Glisse 	do {
970a3e0d41cSJérôme Glisse 		/* If range is no longer valid force retry. */
971a3e0d41cSJérôme Glisse 		if (!range->valid)
9722bcbeaefSChristoph Hellwig 			return -EBUSY;
973a3e0d41cSJérôme Glisse 
974a3e0d41cSJérôme Glisse 		vma = find_vma(hmm->mm, start);
97563d5066fSJérôme Glisse 		if (vma == NULL || (vma->vm_flags & device_vma))
976a3e0d41cSJérôme Glisse 			return -EFAULT;
977a3e0d41cSJérôme Glisse 
97863d5066fSJérôme Glisse 		if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
9791c2308f0SJason Gunthorpe 			if (huge_page_shift(hstate_vma(vma)) !=
9801c2308f0SJason Gunthorpe 				    range->page_shift &&
98163d5066fSJérôme Glisse 			    range->page_shift != PAGE_SHIFT)
98263d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
98363d5066fSJérôme Glisse 		} else {
98463d5066fSJérôme Glisse 			if (range->page_shift != PAGE_SHIFT)
98563d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
98663d5066fSJérôme Glisse 		}
98763d5066fSJérôme Glisse 
98886586a41SJérôme Glisse 		if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
98986586a41SJérôme Glisse 			/*
990a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * If vma do not allow read access, then assume that it
991a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * does not allow write access, either. HMM does not
992a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * support architecture that allow write without read.
99386586a41SJérôme Glisse 			 */
994a3e0d41cSJérôme Glisse 			hmm_pfns_clear(range, range->pfns,
995a3e0d41cSJérôme Glisse 				range->start, range->end);
99686586a41SJérôme Glisse 			return -EPERM;
99786586a41SJérôme Glisse 		}
99886586a41SJérôme Glisse 
999a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->vma = vma;
1000992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.pgmap = NULL;
1001a3e0d41cSJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.last = start;
100274eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.fault = false;
100374eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.range = range;
100474eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
1005a3e0d41cSJérôme Glisse 		end = min(range->end, vma->vm_end);
100674eee180SJérôme Glisse 
1007da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.vma = vma;
1008da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.mm = vma->vm_mm;
1009da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_entry = NULL;
1010da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.test_walk = NULL;
1011da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
1012992de9a8SJérôme Glisse 		mm_walk.pud_entry = hmm_vma_walk_pud;
1013da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
1014da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
101563d5066fSJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = hmm_vma_walk_hugetlb_entry;
1016da4c3c73SJérôme Glisse 
1017a3e0d41cSJérôme Glisse 		walk_page_range(start, end, &mm_walk);
1018a3e0d41cSJérôme Glisse 		start = end;
1019a3e0d41cSJérôme Glisse 	} while (start < range->end);
1020a3e0d41cSJérôme Glisse 
102125f23a0cSJérôme Glisse 	return (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
1022da4c3c73SJérôme Glisse }
102325f23a0cSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_snapshot);
1024da4c3c73SJérôme Glisse 
1025da4c3c73SJérôme Glisse /*
102673231612SJérôme Glisse  * hmm_range_fault() - try to fault some address in a virtual address range
102708232a45SJérôme Glisse  * @range: range being faulted
102874eee180SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
1029085ea250SRalph Campbell  * Return: number of valid pages in range->pfns[] (from range start
103073231612SJérôme Glisse  *          address). This may be zero. If the return value is negative,
103173231612SJérôme Glisse  *          then one of the following values may be returned:
103273231612SJérôme Glisse  *
103373231612SJérôme Glisse  *           -EINVAL  invalid arguments or mm or virtual address are in an
103463d5066fSJérôme Glisse  *                    invalid vma (for instance device file vma).
103573231612SJérôme Glisse  *           -ENOMEM: Out of memory.
103673231612SJérôme Glisse  *           -EPERM:  Invalid permission (for instance asking for write and
103773231612SJérôme Glisse  *                    range is read only).
103873231612SJérôme Glisse  *           -EAGAIN: If you need to retry and mmap_sem was drop. This can only
103973231612SJérôme Glisse  *                    happens if block argument is false.
104073231612SJérôme Glisse  *           -EBUSY:  If the the range is being invalidated and you should wait
104173231612SJérôme Glisse  *                    for invalidation to finish.
104273231612SJérôme Glisse  *           -EFAULT: Invalid (ie either no valid vma or it is illegal to access
104373231612SJérôme Glisse  *                    that range), number of valid pages in range->pfns[] (from
104473231612SJérôme Glisse  *                    range start address).
104574eee180SJérôme Glisse  *
104674eee180SJérôme Glisse  * This is similar to a regular CPU page fault except that it will not trigger
104773231612SJérôme Glisse  * any memory migration if the memory being faulted is not accessible by CPUs
104873231612SJérôme Glisse  * and caller does not ask for migration.
104974eee180SJérôme Glisse  *
1050ff05c0c6SJérôme Glisse  * On error, for one virtual address in the range, the function will mark the
1051ff05c0c6SJérôme Glisse  * corresponding HMM pfn entry with an error flag.
105274eee180SJérôme Glisse  */
105373231612SJérôme Glisse long hmm_range_fault(struct hmm_range *range, bool block)
105474eee180SJérôme Glisse {
105563d5066fSJérôme Glisse 	const unsigned long device_vma = VM_IO | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP;
1056a3e0d41cSJérôme Glisse 	unsigned long start = range->start, end;
105774eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
1058a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = range->hmm;
1059a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma;
106074eee180SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
106174eee180SJérôme Glisse 	int ret;
106274eee180SJérôme Glisse 
106347f24598SJason Gunthorpe 	lockdep_assert_held(&hmm->mm->mmap_sem);
1064a3e0d41cSJérôme Glisse 
1065a3e0d41cSJérôme Glisse 	do {
1066a3e0d41cSJérôme Glisse 		/* If range is no longer valid force retry. */
10672bcbeaefSChristoph Hellwig 		if (!range->valid)
10682bcbeaefSChristoph Hellwig 			return -EBUSY;
106974eee180SJérôme Glisse 
1070a3e0d41cSJérôme Glisse 		vma = find_vma(hmm->mm, start);
107163d5066fSJérôme Glisse 		if (vma == NULL || (vma->vm_flags & device_vma))
1072a3e0d41cSJérôme Glisse 			return -EFAULT;
1073a3e0d41cSJérôme Glisse 
107463d5066fSJérôme Glisse 		if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
107563d5066fSJérôme Glisse 			if (huge_page_shift(hstate_vma(vma)) !=
107663d5066fSJérôme Glisse 			    range->page_shift &&
107763d5066fSJérôme Glisse 			    range->page_shift != PAGE_SHIFT)
107863d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
107963d5066fSJérôme Glisse 		} else {
108063d5066fSJérôme Glisse 			if (range->page_shift != PAGE_SHIFT)
108163d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
108263d5066fSJérôme Glisse 		}
108363d5066fSJérôme Glisse 
108486586a41SJérôme Glisse 		if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
108586586a41SJérôme Glisse 			/*
1086a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * If vma do not allow read access, then assume that it
1087a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * does not allow write access, either. HMM does not
1088a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * support architecture that allow write without read.
108986586a41SJérôme Glisse 			 */
1090a3e0d41cSJérôme Glisse 			hmm_pfns_clear(range, range->pfns,
1091a3e0d41cSJérôme Glisse 				range->start, range->end);
109286586a41SJérôme Glisse 			return -EPERM;
109386586a41SJérôme Glisse 		}
109474eee180SJérôme Glisse 
1095a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->vma = vma;
1096992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.pgmap = NULL;
1097a3e0d41cSJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.last = start;
109874eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.fault = true;
109974eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.block = block;
110074eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.range = range;
110174eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
1102a3e0d41cSJérôme Glisse 		end = min(range->end, vma->vm_end);
110374eee180SJérôme Glisse 
110474eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.vma = vma;
110574eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.mm = vma->vm_mm;
110674eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_entry = NULL;
110774eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.test_walk = NULL;
110874eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
1109992de9a8SJérôme Glisse 		mm_walk.pud_entry = hmm_vma_walk_pud;
111074eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
111174eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
111263d5066fSJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = hmm_vma_walk_hugetlb_entry;
111374eee180SJérôme Glisse 
111474eee180SJérôme Glisse 		do {
1115a3e0d41cSJérôme Glisse 			ret = walk_page_range(start, end, &mm_walk);
111674eee180SJérôme Glisse 			start = hmm_vma_walk.last;
1117a3e0d41cSJérôme Glisse 
111873231612SJérôme Glisse 			/* Keep trying while the range is valid. */
111973231612SJérôme Glisse 		} while (ret == -EBUSY && range->valid);
112074eee180SJérôme Glisse 
112174eee180SJérôme Glisse 		if (ret) {
112274eee180SJérôme Glisse 			unsigned long i;
112374eee180SJérôme Glisse 
112474eee180SJérôme Glisse 			i = (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
1125a3e0d41cSJérôme Glisse 			hmm_pfns_clear(range, &range->pfns[i],
1126a3e0d41cSJérôme Glisse 				hmm_vma_walk.last, range->end);
112773231612SJérôme Glisse 			return ret;
112874eee180SJérôme Glisse 		}
1129a3e0d41cSJérôme Glisse 		start = end;
1130a3e0d41cSJérôme Glisse 
1131a3e0d41cSJérôme Glisse 	} while (start < range->end);
1132704f3f2cSJérôme Glisse 
113373231612SJérôme Glisse 	return (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
113474eee180SJérôme Glisse }
113573231612SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_fault);
113655c0ece8SJérôme Glisse 
113755c0ece8SJérôme Glisse /**
113855c0ece8SJérôme Glisse  * hmm_range_dma_map() - hmm_range_fault() and dma map page all in one.
113955c0ece8SJérôme Glisse  * @range: range being faulted
114055c0ece8SJérôme Glisse  * @device: device against to dma map page to
114155c0ece8SJérôme Glisse  * @daddrs: dma address of mapped pages
114255c0ece8SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
1143085ea250SRalph Campbell  * Return: number of pages mapped on success, -EAGAIN if mmap_sem have been
114455c0ece8SJérôme Glisse  *          drop and you need to try again, some other error value otherwise
114555c0ece8SJérôme Glisse  *
114655c0ece8SJérôme Glisse  * Note same usage pattern as hmm_range_fault().
114755c0ece8SJérôme Glisse  */
114855c0ece8SJérôme Glisse long hmm_range_dma_map(struct hmm_range *range,
114955c0ece8SJérôme Glisse 		       struct device *device,
115055c0ece8SJérôme Glisse 		       dma_addr_t *daddrs,
115155c0ece8SJérôme Glisse 		       bool block)
115255c0ece8SJérôme Glisse {
115355c0ece8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages, mapped;
115455c0ece8SJérôme Glisse 	long ret;
115555c0ece8SJérôme Glisse 
115655c0ece8SJérôme Glisse 	ret = hmm_range_fault(range, block);
115755c0ece8SJérôme Glisse 	if (ret <= 0)
115855c0ece8SJérôme Glisse 		return ret ? ret : -EBUSY;
115955c0ece8SJérôme Glisse 
116055c0ece8SJérôme Glisse 	npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
116155c0ece8SJérôme Glisse 	for (i = 0, mapped = 0; i < npages; ++i) {
116255c0ece8SJérôme Glisse 		enum dma_data_direction dir = DMA_TO_DEVICE;
116355c0ece8SJérôme Glisse 		struct page *page;
116455c0ece8SJérôme Glisse 
116555c0ece8SJérôme Glisse 		/*
116655c0ece8SJérôme Glisse 		 * FIXME need to update DMA API to provide invalid DMA address
116755c0ece8SJérôme Glisse 		 * value instead of a function to test dma address value. This
116855c0ece8SJérôme Glisse 		 * would remove lot of dumb code duplicated accross many arch.
116955c0ece8SJérôme Glisse 		 *
117055c0ece8SJérôme Glisse 		 * For now setting it to 0 here is good enough as the pfns[]
117155c0ece8SJérôme Glisse 		 * value is what is use to check what is valid and what isn't.
117255c0ece8SJérôme Glisse 		 */
117355c0ece8SJérôme Glisse 		daddrs[i] = 0;
117455c0ece8SJérôme Glisse 
1175391aab11SJérôme Glisse 		page = hmm_device_entry_to_page(range, range->pfns[i]);
117655c0ece8SJérôme Glisse 		if (page == NULL)
117755c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
117855c0ece8SJérôme Glisse 
117955c0ece8SJérôme Glisse 		/* Check if range is being invalidated */
118055c0ece8SJérôme Glisse 		if (!range->valid) {
118155c0ece8SJérôme Glisse 			ret = -EBUSY;
118255c0ece8SJérôme Glisse 			goto unmap;
118355c0ece8SJérôme Glisse 		}
118455c0ece8SJérôme Glisse 
118555c0ece8SJérôme Glisse 		/* If it is read and write than map bi-directional. */
118655c0ece8SJérôme Glisse 		if (range->pfns[i] & range->flags[HMM_PFN_WRITE])
118755c0ece8SJérôme Glisse 			dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
118855c0ece8SJérôme Glisse 
118955c0ece8SJérôme Glisse 		daddrs[i] = dma_map_page(device, page, 0, PAGE_SIZE, dir);
119055c0ece8SJérôme Glisse 		if (dma_mapping_error(device, daddrs[i])) {
119155c0ece8SJérôme Glisse 			ret = -EFAULT;
119255c0ece8SJérôme Glisse 			goto unmap;
119355c0ece8SJérôme Glisse 		}
119455c0ece8SJérôme Glisse 
119555c0ece8SJérôme Glisse 		mapped++;
119655c0ece8SJérôme Glisse 	}
119755c0ece8SJérôme Glisse 
119855c0ece8SJérôme Glisse 	return mapped;
119955c0ece8SJérôme Glisse 
120055c0ece8SJérôme Glisse unmap:
120155c0ece8SJérôme Glisse 	for (npages = i, i = 0; (i < npages) && mapped; ++i) {
120255c0ece8SJérôme Glisse 		enum dma_data_direction dir = DMA_TO_DEVICE;
120355c0ece8SJérôme Glisse 		struct page *page;
120455c0ece8SJérôme Glisse 
1205391aab11SJérôme Glisse 		page = hmm_device_entry_to_page(range, range->pfns[i]);
120655c0ece8SJérôme Glisse 		if (page == NULL)
120755c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
120855c0ece8SJérôme Glisse 
120955c0ece8SJérôme Glisse 		if (dma_mapping_error(device, daddrs[i]))
121055c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
121155c0ece8SJérôme Glisse 
121255c0ece8SJérôme Glisse 		/* If it is read and write than map bi-directional. */
121355c0ece8SJérôme Glisse 		if (range->pfns[i] & range->flags[HMM_PFN_WRITE])
121455c0ece8SJérôme Glisse 			dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
121555c0ece8SJérôme Glisse 
121655c0ece8SJérôme Glisse 		dma_unmap_page(device, daddrs[i], PAGE_SIZE, dir);
121755c0ece8SJérôme Glisse 		mapped--;
121855c0ece8SJérôme Glisse 	}
121955c0ece8SJérôme Glisse 
122055c0ece8SJérôme Glisse 	return ret;
122155c0ece8SJérôme Glisse }
122255c0ece8SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_dma_map);
122355c0ece8SJérôme Glisse 
122455c0ece8SJérôme Glisse /**
122555c0ece8SJérôme Glisse  * hmm_range_dma_unmap() - unmap range of that was map with hmm_range_dma_map()
122655c0ece8SJérôme Glisse  * @range: range being unmapped
122755c0ece8SJérôme Glisse  * @vma: the vma against which the range (optional)
122855c0ece8SJérôme Glisse  * @device: device against which dma map was done
122955c0ece8SJérôme Glisse  * @daddrs: dma address of mapped pages
123055c0ece8SJérôme Glisse  * @dirty: dirty page if it had the write flag set
1231085ea250SRalph Campbell  * Return: number of page unmapped on success, -EINVAL otherwise
123255c0ece8SJérôme Glisse  *
123355c0ece8SJérôme Glisse  * Note that caller MUST abide by mmu notifier or use HMM mirror and abide
123455c0ece8SJérôme Glisse  * to the sync_cpu_device_pagetables() callback so that it is safe here to
123555c0ece8SJérôme Glisse  * call set_page_dirty(). Caller must also take appropriate locks to avoid
123655c0ece8SJérôme Glisse  * concurrent mmu notifier or sync_cpu_device_pagetables() to make progress.
123755c0ece8SJérôme Glisse  */
123855c0ece8SJérôme Glisse long hmm_range_dma_unmap(struct hmm_range *range,
123955c0ece8SJérôme Glisse 			 struct vm_area_struct *vma,
124055c0ece8SJérôme Glisse 			 struct device *device,
124155c0ece8SJérôme Glisse 			 dma_addr_t *daddrs,
124255c0ece8SJérôme Glisse 			 bool dirty)
124355c0ece8SJérôme Glisse {
124455c0ece8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages;
124555c0ece8SJérôme Glisse 	long cpages = 0;
124655c0ece8SJérôme Glisse 
124755c0ece8SJérôme Glisse 	/* Sanity check. */
124855c0ece8SJérôme Glisse 	if (range->end <= range->start)
124955c0ece8SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
125055c0ece8SJérôme Glisse 	if (!daddrs)
125155c0ece8SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
125255c0ece8SJérôme Glisse 	if (!range->pfns)
125355c0ece8SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
125455c0ece8SJérôme Glisse 
125555c0ece8SJérôme Glisse 	npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
125655c0ece8SJérôme Glisse 	for (i = 0; i < npages; ++i) {
125755c0ece8SJérôme Glisse 		enum dma_data_direction dir = DMA_TO_DEVICE;
125855c0ece8SJérôme Glisse 		struct page *page;
125955c0ece8SJérôme Glisse 
1260391aab11SJérôme Glisse 		page = hmm_device_entry_to_page(range, range->pfns[i]);
126155c0ece8SJérôme Glisse 		if (page == NULL)
126255c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
126355c0ece8SJérôme Glisse 
126455c0ece8SJérôme Glisse 		/* If it is read and write than map bi-directional. */
126555c0ece8SJérôme Glisse 		if (range->pfns[i] & range->flags[HMM_PFN_WRITE]) {
126655c0ece8SJérôme Glisse 			dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
126755c0ece8SJérôme Glisse 
126855c0ece8SJérôme Glisse 			/*
126955c0ece8SJérôme Glisse 			 * See comments in function description on why it is
127055c0ece8SJérôme Glisse 			 * safe here to call set_page_dirty()
127155c0ece8SJérôme Glisse 			 */
127255c0ece8SJérôme Glisse 			if (dirty)
127355c0ece8SJérôme Glisse 				set_page_dirty(page);
127455c0ece8SJérôme Glisse 		}
127555c0ece8SJérôme Glisse 
127655c0ece8SJérôme Glisse 		/* Unmap and clear pfns/dma address */
127755c0ece8SJérôme Glisse 		dma_unmap_page(device, daddrs[i], PAGE_SIZE, dir);
127855c0ece8SJérôme Glisse 		range->pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
127955c0ece8SJérôme Glisse 		/* FIXME see comments in hmm_vma_dma_map() */
128055c0ece8SJérôme Glisse 		daddrs[i] = 0;
128155c0ece8SJérôme Glisse 		cpages++;
128255c0ece8SJérôme Glisse 	}
128355c0ece8SJérôme Glisse 
128455c0ece8SJérôme Glisse 	return cpages;
128555c0ece8SJérôme Glisse }
128655c0ece8SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_dma_unmap);
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