dax: Use radix tree entry lock to protect cow faults
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / memory.c
1 /*
2  *  linux/mm/memory.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  */
6
7 /*
8  * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
9  * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
10  */
11
12 /*
13  * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
14  * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
15  *
16  * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
17  * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
18  * far as I could see.
19  *
20  * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
21  */
22
23 /*
24  * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
25  * thought has to go into this. Oh, well..
26  * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
27  *              Found it. Everything seems to work now.
28  * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
29  */
30
31 /*
32  * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
33  *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
34  *
35  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
36  *              (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
37  *
38  * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
39  */
40
41 #include <linux/kernel_stat.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/hugetlb.h>
44 #include <linux/mman.h>
45 #include <linux/swap.h>
46 #include <linux/highmem.h>
47 #include <linux/pagemap.h>
48 #include <linux/ksm.h>
49 #include <linux/rmap.h>
50 #include <linux/export.h>
51 #include <linux/delayacct.h>
52 #include <linux/init.h>
53 #include <linux/pfn_t.h>
54 #include <linux/writeback.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/kallsyms.h>
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/elf.h>
60 #include <linux/gfp.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/string.h>
63 #include <linux/dma-debug.h>
64 #include <linux/debugfs.h>
65 #include <linux/userfaultfd_k.h>
66 #include <linux/dax.h>
67
68 #include <asm/io.h>
69 #include <asm/mmu_context.h>
70 #include <asm/pgalloc.h>
71 #include <asm/uaccess.h>
72 #include <asm/tlb.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/pgtable.h>
75
76 #include "internal.h"
77
78 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
79 #warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
80 #endif
81
82 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
83 /* use the per-pgdat data instead for discontigmem - mbligh */
84 unsigned long max_mapnr;
85 struct page *mem_map;
86
87 EXPORT_SYMBOL(max_mapnr);
88 EXPORT_SYMBOL(mem_map);
89 #endif
90
91 /*
92  * A number of key systems in x86 including ioremap() rely on the assumption
93  * that high_memory defines the upper bound on direct map memory, then end
94  * of ZONE_NORMAL.  Under CONFIG_DISCONTIG this means that max_low_pfn and
95  * highstart_pfn must be the same; there must be no gap between ZONE_NORMAL
96  * and ZONE_HIGHMEM.
97  */
98 void * high_memory;
99
100 EXPORT_SYMBOL(high_memory);
101
102 /*
103  * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
104  *
105  * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
106  *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
107  */
108 int randomize_va_space __read_mostly =
109 #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
110                                         1;
111 #else
112                                         2;
113 #endif
114
115 static int __init disable_randmaps(char *s)
116 {
117         randomize_va_space = 0;
118         return 1;
119 }
120 __setup("norandmaps", disable_randmaps);
121
122 unsigned long zero_pfn __read_mostly;
123 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
124
125 EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);
126
127 /*
128  * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
129  */
130 static int __init init_zero_pfn(void)
131 {
132         zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
133         return 0;
134 }
135 core_initcall(init_zero_pfn);
136
137
138 #if defined(SPLIT_RSS_COUNTING)
139
140 void sync_mm_rss(struct mm_struct *mm)
141 {
142         int i;
143
144         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++) {
145                 if (current->rss_stat.count[i]) {
146                         add_mm_counter(mm, i, current->rss_stat.count[i]);
147                         current->rss_stat.count[i] = 0;
148                 }
149         }
150         current->rss_stat.events = 0;
151 }
152
153 static void add_mm_counter_fast(struct mm_struct *mm, int member, int val)
154 {
155         struct task_struct *task = current;
156
157         if (likely(task->mm == mm))
158                 task->rss_stat.count[member] += val;
159         else
160                 add_mm_counter(mm, member, val);
161 }
162 #define inc_mm_counter_fast(mm, member) add_mm_counter_fast(mm, member, 1)
163 #define dec_mm_counter_fast(mm, member) add_mm_counter_fast(mm, member, -1)
164
165 /* sync counter once per 64 page faults */
166 #define TASK_RSS_EVENTS_THRESH  (64)
167 static void check_sync_rss_stat(struct task_struct *task)
168 {
169         if (unlikely(task != current))
170                 return;
171         if (unlikely(task->rss_stat.events++ > TASK_RSS_EVENTS_THRESH))
172                 sync_mm_rss(task->mm);
173 }
174 #else /* SPLIT_RSS_COUNTING */
175
176 #define inc_mm_counter_fast(mm, member) inc_mm_counter(mm, member)
177 #define dec_mm_counter_fast(mm, member) dec_mm_counter(mm, member)
178
179 static void check_sync_rss_stat(struct task_struct *task)
180 {
181 }
182
183 #endif /* SPLIT_RSS_COUNTING */
184
185 #ifdef HAVE_GENERIC_MMU_GATHER
186
187 static bool tlb_next_batch(struct mmu_gather *tlb)
188 {
189         struct mmu_gather_batch *batch;
190
191         batch = tlb->active;
192         if (batch->next) {
193                 tlb->active = batch->next;
194                 return true;
195         }
196
197         if (tlb->batch_count == MAX_GATHER_BATCH_COUNT)
198                 return false;
199
200         batch = (void *)__get_free_pages(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, 0);
201         if (!batch)
202                 return false;
203
204         tlb->batch_count++;
205         batch->next = NULL;
206         batch->nr   = 0;
207         batch->max  = MAX_GATHER_BATCH;
208
209         tlb->active->next = batch;
210         tlb->active = batch;
211
212         return true;
213 }
214
215 /* tlb_gather_mmu
216  *      Called to initialize an (on-stack) mmu_gather structure for page-table
217  *      tear-down from @mm. The @fullmm argument is used when @mm is without
218  *      users and we're going to destroy the full address space (exit/execve).
219  */
220 void tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end)
221 {
222         tlb->mm = mm;
223
224         /* Is it from 0 to ~0? */
225         tlb->fullmm     = !(start | (end+1));
226         tlb->need_flush_all = 0;
227         tlb->local.next = NULL;
228         tlb->local.nr   = 0;
229         tlb->local.max  = ARRAY_SIZE(tlb->__pages);
230         tlb->active     = &tlb->local;
231         tlb->batch_count = 0;
232
233 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
234         tlb->batch = NULL;
235 #endif
236
237         __tlb_reset_range(tlb);
238 }
239
240 static void tlb_flush_mmu_tlbonly(struct mmu_gather *tlb)
241 {
242         if (!tlb->end)
243                 return;
244
245         tlb_flush(tlb);
246         mmu_notifier_invalidate_range(tlb->mm, tlb->start, tlb->end);
247 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
248         tlb_table_flush(tlb);
249 #endif
250         __tlb_reset_range(tlb);
251 }
252
253 static void tlb_flush_mmu_free(struct mmu_gather *tlb)
254 {
255         struct mmu_gather_batch *batch;
256
257         for (batch = &tlb->local; batch && batch->nr; batch = batch->next) {
258                 free_pages_and_swap_cache(batch->pages, batch->nr);
259                 batch->nr = 0;
260         }
261         tlb->active = &tlb->local;
262 }
263
264 void tlb_flush_mmu(struct mmu_gather *tlb)
265 {
266         tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
267         tlb_flush_mmu_free(tlb);
268 }
269
270 /* tlb_finish_mmu
271  *      Called at the end of the shootdown operation to free up any resources
272  *      that were required.
273  */
274 void tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long start, unsigned long end)
275 {
276         struct mmu_gather_batch *batch, *next;
277
278         tlb_flush_mmu(tlb);
279
280         /* keep the page table cache within bounds */
281         check_pgt_cache();
282
283         for (batch = tlb->local.next; batch; batch = next) {
284                 next = batch->next;
285                 free_pages((unsigned long)batch, 0);
286         }
287         tlb->local.next = NULL;
288 }
289
290 /* __tlb_remove_page
291  *      Must perform the equivalent to __free_pte(pte_get_and_clear(ptep)), while
292  *      handling the additional races in SMP caused by other CPUs caching valid
293  *      mappings in their TLBs. Returns the number of free page slots left.
294  *      When out of page slots we must call tlb_flush_mmu().
295  */
296 int __tlb_remove_page(struct mmu_gather *tlb, struct page *page)
297 {
298         struct mmu_gather_batch *batch;
299
300         VM_BUG_ON(!tlb->end);
301
302         batch = tlb->active;
303         batch->pages[batch->nr++] = page;
304         if (batch->nr == batch->max) {
305                 if (!tlb_next_batch(tlb))
306                         return 0;
307                 batch = tlb->active;
308         }
309         VM_BUG_ON_PAGE(batch->nr > batch->max, page);
310
311         return batch->max - batch->nr;
312 }
313
314 #endif /* HAVE_GENERIC_MMU_GATHER */
315
316 #ifdef CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE
317
318 /*
319  * See the comment near struct mmu_table_batch.
320  */
321
322 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
323 {
324         /* Simply deliver the interrupt */
325 }
326
327 static void tlb_remove_table_one(void *table)
328 {
329         /*
330          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
331          * assumed to be actually RCU-freed.
332          *
333          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely on
334          * IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
335          */
336         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
337         __tlb_remove_table(table);
338 }
339
340 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
341 {
342         struct mmu_table_batch *batch;
343         int i;
344
345         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
346
347         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
348                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
349
350         free_page((unsigned long)batch);
351 }
352
353 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
354 {
355         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
356
357         if (*batch) {
358                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
359                 *batch = NULL;
360         }
361 }
362
363 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
364 {
365         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
366
367         /*
368          * When there's less then two users of this mm there cannot be a
369          * concurrent page-table walk.
370          */
371         if (atomic_read(&tlb->mm->mm_users) < 2) {
372                 __tlb_remove_table(table);
373                 return;
374         }
375
376         if (*batch == NULL) {
377                 *batch = (struct mmu_table_batch *)__get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
378                 if (*batch == NULL) {
379                         tlb_remove_table_one(table);
380                         return;
381                 }
382                 (*batch)->nr = 0;
383         }
384         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
385         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
386                 tlb_table_flush(tlb);
387 }
388
389 #endif /* CONFIG_HAVE_RCU_TABLE_FREE */
390
391 /*
392  * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
393  * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
394  */
395 static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
396                            unsigned long addr)
397 {
398         pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
399         pmd_clear(pmd);
400         pte_free_tlb(tlb, token, addr);
401         atomic_long_dec(&tlb->mm->nr_ptes);
402 }
403
404 static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
405                                 unsigned long addr, unsigned long end,
406                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
407 {
408         pmd_t *pmd;
409         unsigned long next;
410         unsigned long start;
411
412         start = addr;
413         pmd = pmd_offset(pud, addr);
414         do {
415                 next = pmd_addr_end(addr, end);
416                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
417                         continue;
418                 free_pte_range(tlb, pmd, addr);
419         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
420
421         start &= PUD_MASK;
422         if (start < floor)
423                 return;
424         if (ceiling) {
425                 ceiling &= PUD_MASK;
426                 if (!ceiling)
427                         return;
428         }
429         if (end - 1 > ceiling - 1)
430                 return;
431
432         pmd = pmd_offset(pud, start);
433         pud_clear(pud);
434         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
435         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
436 }
437
438 static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
439                                 unsigned long addr, unsigned long end,
440                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
441 {
442         pud_t *pud;
443         unsigned long next;
444         unsigned long start;
445
446         start = addr;
447         pud = pud_offset(pgd, addr);
448         do {
449                 next = pud_addr_end(addr, end);
450                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
451                         continue;
452                 free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
453         } while (pud++, addr = next, addr != end);
454
455         start &= PGDIR_MASK;
456         if (start < floor)
457                 return;
458         if (ceiling) {
459                 ceiling &= PGDIR_MASK;
460                 if (!ceiling)
461                         return;
462         }
463         if (end - 1 > ceiling - 1)
464                 return;
465
466         pud = pud_offset(pgd, start);
467         pgd_clear(pgd);
468         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
469 }
470
471 /*
472  * This function frees user-level page tables of a process.
473  */
474 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
475                         unsigned long addr, unsigned long end,
476                         unsigned long floor, unsigned long ceiling)
477 {
478         pgd_t *pgd;
479         unsigned long next;
480
481         /*
482          * The next few lines have given us lots of grief...
483          *
484          * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
485          * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
486          * go all the way down to the bottom just to discover that.
487          *
488          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
489          * of the address space and the top of it (using -1 for the
490          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
491          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
492          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
493          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
494          * that end 0 case should be mythical).
495          *
496          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
497          * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
498          * subsequent tests.  But what about where end is brought down
499          * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
500          *
501          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
502          * masks at different levels, in order to test whether a table
503          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
504          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
505          */
506
507         addr &= PMD_MASK;
508         if (addr < floor) {
509                 addr += PMD_SIZE;
510                 if (!addr)
511                         return;
512         }
513         if (ceiling) {
514                 ceiling &= PMD_MASK;
515                 if (!ceiling)
516                         return;
517         }
518         if (end - 1 > ceiling - 1)
519                 end -= PMD_SIZE;
520         if (addr > end - 1)
521                 return;
522
523         pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
524         do {
525                 next = pgd_addr_end(addr, end);
526                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
527                         continue;
528                 free_pud_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
529         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
530 }
531
532 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
533                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
534 {
535         while (vma) {
536                 struct vm_area_struct *next = vma->vm_next;
537                 unsigned long addr = vma->vm_start;
538
539                 /*
540                  * Hide vma from rmap and truncate_pagecache before freeing
541                  * pgtables
542                  */
543                 unlink_anon_vmas(vma);
544                 unlink_file_vma(vma);
545
546                 if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
547                         hugetlb_free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
548                                 floor, next? next->vm_start: ceiling);
549                 } else {
550                         /*
551                          * Optimization: gather nearby vmas into one call down
552                          */
553                         while (next && next->vm_start <= vma->vm_end + PMD_SIZE
554                                && !is_vm_hugetlb_page(next)) {
555                                 vma = next;
556                                 next = vma->vm_next;
557                                 unlink_anon_vmas(vma);
558                                 unlink_file_vma(vma);
559                         }
560                         free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
561                                 floor, next? next->vm_start: ceiling);
562                 }
563                 vma = next;
564         }
565 }
566
567 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, unsigned long address)
568 {
569         spinlock_t *ptl;
570         pgtable_t new = pte_alloc_one(mm, address);
571         if (!new)
572                 return -ENOMEM;
573
574         /*
575          * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
576          * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
577          * put into page tables.
578          *
579          * The other side of the story is the pointer chasing in the page
580          * table walking code (when walking the page table without locking;
581          * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
582          * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
583          * being the notable exception) will already guarantee loads are
584          * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
585          * smp_read_barrier_depends() barriers in page table walking code.
586          */
587         smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
588
589         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
590         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
591                 atomic_long_inc(&mm->nr_ptes);
592                 pmd_populate(mm, pmd, new);
593                 new = NULL;
594         }
595         spin_unlock(ptl);
596         if (new)
597                 pte_free(mm, new);
598         return 0;
599 }
600
601 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd, unsigned long address)
602 {
603         pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm, address);
604         if (!new)
605                 return -ENOMEM;
606
607         smp_wmb(); /* See comment in __pte_alloc */
608
609         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
610         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
611                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
612                 new = NULL;
613         }
614         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
615         if (new)
616                 pte_free_kernel(&init_mm, new);
617         return 0;
618 }
619
620 static inline void init_rss_vec(int *rss)
621 {
622         memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
623 }
624
625 static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
626 {
627         int i;
628
629         if (current->mm == mm)
630                 sync_mm_rss(mm);
631         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
632                 if (rss[i])
633                         add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
634 }
635
636 /*
637  * This function is called to print an error when a bad pte
638  * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
639  * a region that doesn't allow it.
640  *
641  * The calling function must still handle the error.
642  */
643 static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
644                           pte_t pte, struct page *page)
645 {
646         pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
647         pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
648         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
649         struct address_space *mapping;
650         pgoff_t index;
651         static unsigned long resume;
652         static unsigned long nr_shown;
653         static unsigned long nr_unshown;
654
655         /*
656          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
657          * or allow a steady drip of one report per second.
658          */
659         if (nr_shown == 60) {
660                 if (time_before(jiffies, resume)) {
661                         nr_unshown++;
662                         return;
663                 }
664                 if (nr_unshown) {
665                         pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
666                                  nr_unshown);
667                         nr_unshown = 0;
668                 }
669                 nr_shown = 0;
670         }
671         if (nr_shown++ == 0)
672                 resume = jiffies + 60 * HZ;
673
674         mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
675         index = linear_page_index(vma, addr);
676
677         pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
678                  current->comm,
679                  (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
680         if (page)
681                 dump_page(page, "bad pte");
682         pr_alert("addr:%p vm_flags:%08lx anon_vma:%p mapping:%p index:%lx\n",
683                  (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
684         /*
685          * Choose text because data symbols depend on CONFIG_KALLSYMS_ALL=y
686          */
687         pr_alert("file:%pD fault:%pf mmap:%pf readpage:%pf\n",
688                  vma->vm_file,
689                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
690                  vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
691                  mapping ? mapping->a_ops->readpage : NULL);
692         dump_stack();
693         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
694 }
695
696 /*
697  * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
698  *
699  * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
700  * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
701  * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
702  *
703  * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
704  * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
705  * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
706  * described below.
707  *
708  * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
709  * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
710  * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
711  *
712  * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
713  * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
714  * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
715  * mapping will always honor the rule
716  *
717  *      pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
718  *
719  * And for normal mappings this is false.
720  *
721  * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
722  * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
723  * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
724  * special (because none can have been COWed).
725  *
726  *
727  * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
728  *
729  * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
730  * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
731  * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
732  * normal pages by the VM. The disadvantage is that pages are refcounted
733  * (which can be slower and simply not an option for some PFNMAP users). The
734  * advantage is that we don't have to follow the strict linearity rule of
735  * PFNMAP mappings in order to support COWable mappings.
736  *
737  */
738 #ifdef __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
739 # define HAVE_PTE_SPECIAL 1
740 #else
741 # define HAVE_PTE_SPECIAL 0
742 #endif
743 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
744                                 pte_t pte)
745 {
746         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
747
748         if (HAVE_PTE_SPECIAL) {
749                 if (likely(!pte_special(pte)))
750                         goto check_pfn;
751                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
752                         return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
753                 if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
754                         return NULL;
755                 if (!is_zero_pfn(pfn))
756                         print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
757                 return NULL;
758         }
759
760         /* !HAVE_PTE_SPECIAL case follows: */
761
762         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
763                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
764                         if (!pfn_valid(pfn))
765                                 return NULL;
766                         goto out;
767                 } else {
768                         unsigned long off;
769                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
770                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
771                                 return NULL;
772                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
773                                 return NULL;
774                 }
775         }
776
777         if (is_zero_pfn(pfn))
778                 return NULL;
779 check_pfn:
780         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
781                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
782                 return NULL;
783         }
784
785         /*
786          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
787          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
788          */
789 out:
790         return pfn_to_page(pfn);
791 }
792
793 /*
794  * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
795  * already present in the new task to be cleared in the whole range
796  * covered by this vma.
797  */
798
799 static inline unsigned long
800 copy_one_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
801                 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *vma,
802                 unsigned long addr, int *rss)
803 {
804         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
805         pte_t pte = *src_pte;
806         struct page *page;
807
808         /* pte contains position in swap or file, so copy. */
809         if (unlikely(!pte_present(pte))) {
810                 swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
811
812                 if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
813                         if (swap_duplicate(entry) < 0)
814                                 return entry.val;
815
816                         /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
817                         if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
818                                 spin_lock(&mmlist_lock);
819                                 if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
820                                         list_add(&dst_mm->mmlist,
821                                                         &src_mm->mmlist);
822                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
823                         }
824                         rss[MM_SWAPENTS]++;
825                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
826                         page = migration_entry_to_page(entry);
827
828                         rss[mm_counter(page)]++;
829
830                         if (is_write_migration_entry(entry) &&
831                                         is_cow_mapping(vm_flags)) {
832                                 /*
833                                  * COW mappings require pages in both
834                                  * parent and child to be set to read.
835                                  */
836                                 make_migration_entry_read(&entry);
837                                 pte = swp_entry_to_pte(entry);
838                                 if (pte_swp_soft_dirty(*src_pte))
839                                         pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
840                                 set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
841                         }
842                 }
843                 goto out_set_pte;
844         }
845
846         /*
847          * If it's a COW mapping, write protect it both
848          * in the parent and the child
849          */
850         if (is_cow_mapping(vm_flags)) {
851                 ptep_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pte);
852                 pte = pte_wrprotect(pte);
853         }
854
855         /*
856          * If it's a shared mapping, mark it clean in
857          * the child
858          */
859         if (vm_flags & VM_SHARED)
860                 pte = pte_mkclean(pte);
861         pte = pte_mkold(pte);
862
863         page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
864         if (page) {
865                 get_page(page);
866                 page_dup_rmap(page, false);
867                 rss[mm_counter(page)]++;
868         }
869
870 out_set_pte:
871         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
872         return 0;
873 }
874
875 static int copy_pte_range(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
876                    pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, struct vm_area_struct *vma,
877                    unsigned long addr, unsigned long end)
878 {
879         pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
880         pte_t *src_pte, *dst_pte;
881         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
882         int progress = 0;
883         int rss[NR_MM_COUNTERS];
884         swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
885
886 again:
887         init_rss_vec(rss);
888
889         dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
890         if (!dst_pte)
891                 return -ENOMEM;
892         src_pte = pte_offset_map(src_pmd, addr);
893         src_ptl = pte_lockptr(src_mm, src_pmd);
894         spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
895         orig_src_pte = src_pte;
896         orig_dst_pte = dst_pte;
897         arch_enter_lazy_mmu_mode();
898
899         do {
900                 /*
901                  * We are holding two locks at this point - either of them
902                  * could generate latencies in another task on another CPU.
903                  */
904                 if (progress >= 32) {
905                         progress = 0;
906                         if (need_resched() ||
907                             spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
908                                 break;
909                 }
910                 if (pte_none(*src_pte)) {
911                         progress++;
912                         continue;
913                 }
914                 entry.val = copy_one_pte(dst_mm, src_mm, dst_pte, src_pte,
915                                                         vma, addr, rss);
916                 if (entry.val)
917                         break;
918                 progress += 8;
919         } while (dst_pte++, src_pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
920
921         arch_leave_lazy_mmu_mode();
922         spin_unlock(src_ptl);
923         pte_unmap(orig_src_pte);
924         add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
925         pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
926         cond_resched();
927
928         if (entry.val) {
929                 if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0)
930                         return -ENOMEM;
931                 progress = 0;
932         }
933         if (addr != end)
934                 goto again;
935         return 0;
936 }
937
938 static inline int copy_pmd_range(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
939                 pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, struct vm_area_struct *vma,
940                 unsigned long addr, unsigned long end)
941 {
942         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
943         unsigned long next;
944
945         dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
946         if (!dst_pmd)
947                 return -ENOMEM;
948         src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
949         do {
950                 next = pmd_addr_end(addr, end);
951                 if (pmd_trans_huge(*src_pmd) || pmd_devmap(*src_pmd)) {
952                         int err;
953                         VM_BUG_ON(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE);
954                         err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm,
955                                             dst_pmd, src_pmd, addr, vma);
956                         if (err == -ENOMEM)
957                                 return -ENOMEM;
958                         if (!err)
959                                 continue;
960                         /* fall through */
961                 }
962                 if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
963                         continue;
964                 if (copy_pte_range(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
965                                                 vma, addr, next))
966                         return -ENOMEM;
967         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
968         return 0;
969 }
970
971 static inline int copy_pud_range(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
972                 pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, struct vm_area_struct *vma,
973                 unsigned long addr, unsigned long end)
974 {
975         pud_t *src_pud, *dst_pud;
976         unsigned long next;
977
978         dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
979         if (!dst_pud)
980                 return -ENOMEM;
981         src_pud = pud_offset(src_pgd, addr);
982         do {
983                 next = pud_addr_end(addr, end);
984                 if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
985                         continue;
986                 if (copy_pmd_range(dst_mm, src_mm, dst_pud, src_pud,
987                                                 vma, addr, next))
988                         return -ENOMEM;
989         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
990         return 0;
991 }
992
993 int copy_page_range(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
994                 struct vm_area_struct *vma)
995 {
996         pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
997         unsigned long next;
998         unsigned long addr = vma->vm_start;
999         unsigned long end = vma->vm_end;
1000         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1001         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1002         bool is_cow;
1003         int ret;
1004
1005         /*
1006          * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.
1007          * Fork becomes much lighter when there are big shared or private
1008          * readonly mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more
1009          * efficient than faulting.
1010          */
1011         if (!(vma->vm_flags & (VM_HUGETLB | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP)) &&
1012                         !vma->anon_vma)
1013                 return 0;
1014
1015         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1016                 return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, vma);
1017
1018         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
1019                 /*
1020                  * We do not free on error cases below as remove_vma
1021                  * gets called on error from higher level routine
1022                  */
1023                 ret = track_pfn_copy(vma);
1024                 if (ret)
1025                         return ret;
1026         }
1027
1028         /*
1029          * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
1030          * there could be a permission downgrade on the ptes of the
1031          * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
1032          * is_cow_mapping() returns true.
1033          */
1034         is_cow = is_cow_mapping(vma->vm_flags);
1035         mmun_start = addr;
1036         mmun_end   = end;
1037         if (is_cow)
1038                 mmu_notifier_invalidate_range_start(src_mm, mmun_start,
1039                                                     mmun_end);
1040
1041         ret = 0;
1042         dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
1043         src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
1044         do {
1045                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1046                 if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
1047                         continue;
1048                 if (unlikely(copy_pud_range(dst_mm, src_mm, dst_pgd, src_pgd,
1049                                             vma, addr, next))) {
1050                         ret = -ENOMEM;
1051                         break;
1052                 }
1053         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
1054
1055         if (is_cow)
1056                 mmu_notifier_invalidate_range_end(src_mm, mmun_start, mmun_end);
1057         return ret;
1058 }
1059
1060 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1061                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1062                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1063                                 struct zap_details *details)
1064 {
1065         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1066         int force_flush = 0;
1067         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1068         spinlock_t *ptl;
1069         pte_t *start_pte;
1070         pte_t *pte;
1071         swp_entry_t entry;
1072
1073 again:
1074         init_rss_vec(rss);
1075         start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1076         pte = start_pte;
1077         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1078         do {
1079                 pte_t ptent = *pte;
1080                 if (pte_none(ptent)) {
1081                         continue;
1082                 }
1083
1084                 if (pte_present(ptent)) {
1085                         struct page *page;
1086
1087                         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1088                         if (unlikely(details) && page) {
1089                                 /*
1090                                  * unmap_shared_mapping_pages() wants to
1091                                  * invalidate cache without truncating:
1092                                  * unmap shared but keep private pages.
1093                                  */
1094                                 if (details->check_mapping &&
1095                                     details->check_mapping != page->mapping)
1096                                         continue;
1097                         }
1098                         ptent = ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte,
1099                                                         tlb->fullmm);
1100                         tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1101                         if (unlikely(!page))
1102                                 continue;
1103
1104                         if (!PageAnon(page)) {
1105                                 if (pte_dirty(ptent)) {
1106                                         /*
1107                                          * oom_reaper cannot tear down dirty
1108                                          * pages
1109                                          */
1110                                         if (unlikely(details && details->ignore_dirty))
1111                                                 continue;
1112                                         force_flush = 1;
1113                                         set_page_dirty(page);
1114                                 }
1115                                 if (pte_young(ptent) &&
1116                                     likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
1117                                         mark_page_accessed(page);
1118                         }
1119                         rss[mm_counter(page)]--;
1120                         page_remove_rmap(page, false);
1121                         if (unlikely(page_mapcount(page) < 0))
1122                                 print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
1123                         if (unlikely(!__tlb_remove_page(tlb, page))) {
1124                                 force_flush = 1;
1125                                 addr += PAGE_SIZE;
1126                                 break;
1127                         }
1128                         continue;
1129                 }
1130                 /* only check swap_entries if explicitly asked for in details */
1131                 if (unlikely(details && !details->check_swap_entries))
1132                         continue;
1133
1134                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1135                 if (!non_swap_entry(entry))
1136                         rss[MM_SWAPENTS]--;
1137                 else if (is_migration_entry(entry)) {
1138                         struct page *page;
1139
1140                         page = migration_entry_to_page(entry);
1141                         rss[mm_counter(page)]--;
1142                 }
1143                 if (unlikely(!free_swap_and_cache(entry)))
1144                         print_bad_pte(vma, addr, ptent, NULL);
1145                 pte_clear_not_present_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1146         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1147
1148         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1149         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1150
1151         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1152         if (force_flush)
1153                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1154         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1155
1156         /*
1157          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1158          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1159          * entries before releasing the ptl), free the batched
1160          * memory too. Restart if we didn't do everything.
1161          */
1162         if (force_flush) {
1163                 force_flush = 0;
1164                 tlb_flush_mmu_free(tlb);
1165
1166                 if (addr != end)
1167                         goto again;
1168         }
1169
1170         return addr;
1171 }
1172
1173 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1174                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1175                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1176                                 struct zap_details *details)
1177 {
1178         pmd_t *pmd;
1179         unsigned long next;
1180
1181         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1182         do {
1183                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1184                 if (pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1185                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE) {
1186 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1187                                 if (!rwsem_is_locked(&tlb->mm->mmap_sem)) {
1188                                         pr_err("%s: mmap_sem is unlocked! addr=0x%lx end=0x%lx vma->vm_start=0x%lx vma->vm_end=0x%lx\n",
1189                                                 __func__, addr, end,
1190                                                 vma->vm_start,
1191                                                 vma->vm_end);
1192                                         BUG();
1193                                 }
1194 #endif
1195                                 split_huge_pmd(vma, pmd, addr);
1196                         } else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr))
1197                                 goto next;
1198                         /* fall through */
1199                 }
1200                 /*
1201                  * Here there can be other concurrent MADV_DONTNEED or
1202                  * trans huge page faults running, and if the pmd is
1203                  * none or trans huge it can change under us. This is
1204                  * because MADV_DONTNEED holds the mmap_sem in read
1205                  * mode.
1206                  */
1207                 if (pmd_none_or_trans_huge_or_clear_bad(pmd))
1208                         goto next;
1209                 next = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1210 next:
1211                 cond_resched();
1212         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1213
1214         return addr;
1215 }
1216
1217 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1218                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1219                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1220                                 struct zap_details *details)
1221 {
1222         pud_t *pud;
1223         unsigned long next;
1224
1225         pud = pud_offset(pgd, addr);
1226         do {
1227                 next = pud_addr_end(addr, end);
1228                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1229                         continue;
1230                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1231         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1232
1233         return addr;
1234 }
1235
1236 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1237                              struct vm_area_struct *vma,
1238                              unsigned long addr, unsigned long end,
1239                              struct zap_details *details)
1240 {
1241         pgd_t *pgd;
1242         unsigned long next;
1243
1244         BUG_ON(addr >= end);
1245         tlb_start_vma(tlb, vma);
1246         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1247         do {
1248                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1249                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1250                         continue;
1251                 next = zap_pud_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1252         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1253         tlb_end_vma(tlb, vma);
1254 }
1255
1256
1257 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1258                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1259                 unsigned long end_addr,
1260                 struct zap_details *details)
1261 {
1262         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1263         unsigned long end;
1264
1265         if (start >= vma->vm_end)
1266                 return;
1267         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1268         if (end <= vma->vm_start)
1269                 return;
1270
1271         if (vma->vm_file)
1272                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1273
1274         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1275                 untrack_pfn(vma, 0, 0);
1276
1277         if (start != end) {
1278                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1279                         /*
1280                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1281                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1282                          * However, vm_file will be NULL in the error
1283                          * cleanup path of mmap_region. When
1284                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1285                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1286                          * before calling this function to clean up.
1287                          * Since no pte has actually been setup, it is
1288                          * safe to do nothing in this case.
1289                          */
1290                         if (vma->vm_file) {
1291                                 i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
1292                                 __unmap_hugepage_range_final(tlb, vma, start, end, NULL);
1293                                 i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
1294                         }
1295                 } else
1296                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1297         }
1298 }
1299
1300 /**
1301  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1302  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1303  * @vma: the starting vma
1304  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1305  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1306  *
1307  * Unmap all pages in the vma list.
1308  *
1309  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1310  *
1311  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1312  *
1313  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1314  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1315  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1316  * drops the lock and schedules.
1317  */
1318 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb,
1319                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1320                 unsigned long end_addr)
1321 {
1322         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1323
1324         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, start_addr, end_addr);
1325         for ( ; vma && vma->vm_start < end_addr; vma = vma->vm_next)
1326                 unmap_single_vma(tlb, vma, start_addr, end_addr, NULL);
1327         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, start_addr, end_addr);
1328 }
1329
1330 /**
1331  * zap_page_range - remove user pages in a given range
1332  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1333  * @start: starting address of pages to zap
1334  * @size: number of bytes to zap
1335  * @details: details of shared cache invalidation
1336  *
1337  * Caller must protect the VMA list
1338  */
1339 void zap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1340                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1341 {
1342         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1343         struct mmu_gather tlb;
1344         unsigned long end = start + size;
1345
1346         lru_add_drain();
1347         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, start, end);
1348         update_hiwater_rss(mm);
1349         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, start, end);
1350         for ( ; vma && vma->vm_start < end; vma = vma->vm_next)
1351                 unmap_single_vma(&tlb, vma, start, end, details);
1352         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, start, end);
1353         tlb_finish_mmu(&tlb, start, end);
1354 }
1355
1356 /**
1357  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1358  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1359  * @address: starting address of pages to zap
1360  * @size: number of bytes to zap
1361  * @details: details of shared cache invalidation
1362  *
1363  * The range must fit into one VMA.
1364  */
1365 static void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1366                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1367 {
1368         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1369         struct mmu_gather tlb;
1370         unsigned long end = address + size;
1371
1372         lru_add_drain();
1373         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, address, end);
1374         update_hiwater_rss(mm);
1375         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, address, end);
1376         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details);
1377         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, address, end);
1378         tlb_finish_mmu(&tlb, address, end);
1379 }
1380
1381 /**
1382  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1383  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1384  * @address: starting address of pages to zap
1385  * @size: number of bytes to zap
1386  *
1387  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1388  *
1389  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1390  *
1391  * Returns 0 if successful.
1392  */
1393 int zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1394                 unsigned long size)
1395 {
1396         if (address < vma->vm_start || address + size > vma->vm_end ||
1397                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1398                 return -1;
1399         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1400         return 0;
1401 }
1402 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1403
1404 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1405                         spinlock_t **ptl)
1406 {
1407         pgd_t * pgd = pgd_offset(mm, addr);
1408         pud_t * pud = pud_alloc(mm, pgd, addr);
1409         if (pud) {
1410                 pmd_t * pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1411                 if (pmd) {
1412                         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1413                         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1414                 }
1415         }
1416         return NULL;
1417 }
1418
1419 /*
1420  * This is the old fallback for page remapping.
1421  *
1422  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
1423  * old drivers should use this, and they needed to mark their
1424  * pages reserved for the old functions anyway.
1425  */
1426 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1427                         struct page *page, pgprot_t prot)
1428 {
1429         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1430         int retval;
1431         pte_t *pte;
1432         spinlock_t *ptl;
1433
1434         retval = -EINVAL;
1435         if (PageAnon(page))
1436                 goto out;
1437         retval = -ENOMEM;
1438         flush_dcache_page(page);
1439         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
1440         if (!pte)
1441                 goto out;
1442         retval = -EBUSY;
1443         if (!pte_none(*pte))
1444                 goto out_unlock;
1445
1446         /* Ok, finally just insert the thing.. */
1447         get_page(page);
1448         inc_mm_counter_fast(mm, mm_counter_file(page));
1449         page_add_file_rmap(page);
1450         set_pte_at(mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
1451
1452         retval = 0;
1453         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1454         return retval;
1455 out_unlock:
1456         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1457 out:
1458         return retval;
1459 }
1460
1461 /**
1462  * vm_insert_page - insert single page into user vma
1463  * @vma: user vma to map to
1464  * @addr: target user address of this page
1465  * @page: source kernel page
1466  *
1467  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
1468  * into a user vma.
1469  *
1470  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
1471  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
1472  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
1473  * (see split_page()).
1474  *
1475  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
1476  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
1477  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
1478  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
1479  * ask for a shared writable mapping!
1480  *
1481  * The page does not need to be reserved.
1482  *
1483  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
1484  * under mm->mmap_sem write-lock, so it can change vma->vm_flags.
1485  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
1486  * function from other places, for example from page-fault handler.
1487  */
1488 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1489                         struct page *page)
1490 {
1491         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
1492                 return -EFAULT;
1493         if (!page_count(page))
1494                 return -EINVAL;
1495         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
1496                 BUG_ON(down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem));
1497                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
1498                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP;
1499         }
1500         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
1501 }
1502 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
1503
1504 static int insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1505                         pfn_t pfn, pgprot_t prot)
1506 {
1507         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1508         int retval;
1509         pte_t *pte, entry;
1510         spinlock_t *ptl;
1511
1512         retval = -ENOMEM;
1513         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
1514         if (!pte)
1515                 goto out;
1516         retval = -EBUSY;
1517         if (!pte_none(*pte))
1518                 goto out_unlock;
1519
1520         /* Ok, finally just insert the thing.. */
1521         if (pfn_t_devmap(pfn))
1522                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
1523         else
1524                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
1525         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
1526         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
1527
1528         retval = 0;
1529 out_unlock:
1530         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1531 out:
1532         return retval;
1533 }
1534
1535 /**
1536  * vm_insert_pfn - insert single pfn into user vma
1537  * @vma: user vma to map to
1538  * @addr: target user address of this page
1539  * @pfn: source kernel pfn
1540  *
1541  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
1542  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
1543  *
1544  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
1545  * in that case the handler should return NULL.
1546  *
1547  * vma cannot be a COW mapping.
1548  *
1549  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
1550  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
1551  */
1552 int vm_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1553                         unsigned long pfn)
1554 {
1555         return vm_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
1556 }
1557 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pfn);
1558
1559 /**
1560  * vm_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
1561  * @vma: user vma to map to
1562  * @addr: target user address of this page
1563  * @pfn: source kernel pfn
1564  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
1565  *
1566  * This is exactly like vm_insert_pfn, except that it allows drivers to
1567  * to override pgprot on a per-page basis.
1568  *
1569  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
1570  * cow mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
1571  * vm_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
1572  * impractical.
1573  */
1574 int vm_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1575                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
1576 {
1577         int ret;
1578         /*
1579          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
1580          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
1581          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
1582          * try to keep these invariants in place for everybody.
1583          */
1584         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
1585         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
1586                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
1587         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
1588         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
1589
1590         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
1591                 return -EFAULT;
1592         if (track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV)))
1593                 return -EINVAL;
1594
1595         ret = insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot);
1596
1597         return ret;
1598 }
1599 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pfn_prot);
1600
1601 int vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1602                         pfn_t pfn)
1603 {
1604         BUG_ON(!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP));
1605
1606         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
1607                 return -EFAULT;
1608
1609         /*
1610          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
1611          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
1612          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
1613          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
1614          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
1615          */
1616         if (!HAVE_PTE_SPECIAL && !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
1617                 struct page *page;
1618
1619                 /*
1620                  * At this point we are committed to insert_page()
1621                  * regardless of whether the caller specified flags that
1622                  * result in pfn_t_has_page() == false.
1623                  */
1624                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
1625                 return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
1626         }
1627         return insert_pfn(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
1628 }
1629 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_mixed);
1630
1631 /*
1632  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
1633  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
1634  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
1635  */
1636 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
1637                         unsigned long addr, unsigned long end,
1638                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1639 {
1640         pte_t *pte;
1641         spinlock_t *ptl;
1642
1643         pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1644         if (!pte)
1645                 return -ENOMEM;
1646         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1647         do {
1648                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
1649                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
1650                 pfn++;
1651         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1652         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1653         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1654         return 0;
1655 }
1656
1657 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1658                         unsigned long addr, unsigned long end,
1659                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1660 {
1661         pmd_t *pmd;
1662         unsigned long next;
1663
1664         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
1665         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1666         if (!pmd)
1667                 return -ENOMEM;
1668         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1669         do {
1670                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1671                 if (remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
1672                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot))
1673                         return -ENOMEM;
1674         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1675         return 0;
1676 }
1677
1678 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1679                         unsigned long addr, unsigned long end,
1680                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1681 {
1682         pud_t *pud;
1683         unsigned long next;
1684
1685         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
1686         pud = pud_alloc(mm, pgd, addr);
1687         if (!pud)
1688                 return -ENOMEM;
1689         do {
1690                 next = pud_addr_end(addr, end);
1691                 if (remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
1692                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot))
1693                         return -ENOMEM;
1694         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1695         return 0;
1696 }
1697
1698 /**
1699  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
1700  * @vma: user vma to map to
1701  * @addr: target user address to start at
1702  * @pfn: physical address of kernel memory
1703  * @size: size of map area
1704  * @prot: page protection flags for this mapping
1705  *
1706  *  Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
1707  */
1708 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1709                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
1710 {
1711         pgd_t *pgd;
1712         unsigned long next;
1713         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1714         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1715         int err;
1716
1717         /*
1718          * Physically remapped pages are special. Tell the
1719          * rest of the world about it:
1720          *   VM_IO tells people not to look at these pages
1721          *      (accesses can have side effects).
1722          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
1723          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
1724          *      with them.
1725          *   VM_DONTEXPAND
1726          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
1727          *   VM_DONTDUMP
1728          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
1729          *
1730          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
1731          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
1732          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
1733          * See vm_normal_page() for details.
1734          */
1735         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
1736                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
1737                         return -EINVAL;
1738                 vma->vm_pgoff = pfn;
1739         }
1740
1741         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
1742         if (err)
1743                 return -EINVAL;
1744
1745         vma->vm_flags |= VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
1746
1747         BUG_ON(addr >= end);
1748         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
1749         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1750         flush_cache_range(vma, addr, end);
1751         do {
1752                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1753                 err = remap_pud_range(mm, pgd, addr, next,
1754                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
1755                 if (err)
1756                         break;
1757         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1758
1759         if (err)
1760                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size));
1761
1762         return err;
1763 }
1764 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
1765
1766 /**
1767  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
1768  * @vma: user vma to map to
1769  * @start: start of area
1770  * @len: size of area
1771  *
1772  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
1773  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
1774  * we'll figure out the rest from the vma information.
1775  *
1776  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
1777  * whatever write-combining details or similar.
1778  */
1779 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
1780 {
1781         unsigned long vm_len, pfn, pages;
1782
1783         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
1784         if (start + len < start)
1785                 return -EINVAL;
1786         /*
1787          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
1788          * but we've historically allowed it because IO memory might
1789          * just have smaller alignment.
1790          */
1791         len += start & ~PAGE_MASK;
1792         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1793         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1794         if (pfn + pages < pfn)
1795                 return -EINVAL;
1796
1797         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
1798         if (vma->vm_pgoff > pages)
1799                 return -EINVAL;
1800         pfn += vma->vm_pgoff;
1801         pages -= vma->vm_pgoff;
1802
1803         /* Can we fit all of the mapping? */
1804         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
1805         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
1806                 return -EINVAL;
1807
1808         /* Ok, let it rip */
1809         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
1810 }
1811 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
1812
1813 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
1814                                      unsigned long addr, unsigned long end,
1815                                      pte_fn_t fn, void *data)
1816 {
1817         pte_t *pte;
1818         int err;
1819         pgtable_t token;
1820         spinlock_t *uninitialized_var(ptl);
1821
1822         pte = (mm == &init_mm) ?
1823                 pte_alloc_kernel(pmd, addr) :
1824                 pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1825         if (!pte)
1826                 return -ENOMEM;
1827
1828         BUG_ON(pmd_huge(*pmd));
1829
1830         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1831
1832         token = pmd_pgtable(*pmd);
1833
1834         do {
1835                 err = fn(pte++, token, addr, data);
1836                 if (err)
1837                         break;
1838         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1839
1840         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1841
1842         if (mm != &init_mm)
1843                 pte_unmap_unlock(pte-1, ptl);
1844         return err;
1845 }
1846
1847 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1848                                      unsigned long addr, unsigned long end,
1849                                      pte_fn_t fn, void *data)
1850 {
1851         pmd_t *pmd;
1852         unsigned long next;
1853         int err;
1854
1855         BUG_ON(pud_huge(*pud));
1856
1857         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1858         if (!pmd)
1859                 return -ENOMEM;
1860         do {
1861                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1862                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next, fn, data);
1863                 if (err)
1864                         break;
1865         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1866         return err;
1867 }
1868
1869 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1870                                      unsigned long addr, unsigned long end,
1871                                      pte_fn_t fn, void *data)
1872 {
1873         pud_t *pud;
1874         unsigned long next;
1875         int err;
1876
1877         pud = pud_alloc(mm, pgd, addr);
1878         if (!pud)
1879                 return -ENOMEM;
1880         do {
1881                 next = pud_addr_end(addr, end);
1882                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next, fn, data);
1883                 if (err)
1884                         break;
1885         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1886         return err;
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
1891  * and calling a provided function on each leaf page table.
1892  */
1893 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1894                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
1895 {
1896         pgd_t *pgd;
1897         unsigned long next;
1898         unsigned long end = addr + size;
1899         int err;
1900
1901         if (WARN_ON(addr >= end))
1902                 return -EINVAL;
1903
1904         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1905         do {
1906                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1907                 err = apply_to_pud_range(mm, pgd, addr, next, fn, data);
1908                 if (err)
1909                         break;
1910         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1911
1912         return err;
1913 }
1914 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
1915
1916 /*
1917  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
1918  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
1919  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
1920  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
1921  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
1922  * and do_anonymous_page can safely check later on).
1923  */
1924 static inline int pte_unmap_same(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
1925                                 pte_t *page_table, pte_t orig_pte)
1926 {
1927         int same = 1;
1928 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPT)
1929         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
1930                 spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
1931                 spin_lock(ptl);
1932                 same = pte_same(*page_table, orig_pte);
1933                 spin_unlock(ptl);
1934         }
1935 #endif
1936         pte_unmap(page_table);
1937         return same;
1938 }
1939
1940 static inline void cow_user_page(struct page *dst, struct page *src, unsigned long va, struct vm_area_struct *vma)
1941 {
1942         debug_dma_assert_idle(src);
1943
1944         /*
1945          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
1946          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
1947          * just copying from the original user address. If that
1948          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
1949          */
1950         if (unlikely(!src)) {
1951                 void *kaddr = kmap_atomic(dst);
1952                 void __user *uaddr = (void __user *)(va & PAGE_MASK);
1953
1954                 /*
1955                  * This really shouldn't fail, because the page is there
1956                  * in the page tables. But it might just be unreadable,
1957                  * in which case we just give up and fill the result with
1958                  * zeroes.
1959                  */
1960                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE))
1961                         clear_page(kaddr);
1962                 kunmap_atomic(kaddr);
1963                 flush_dcache_page(dst);
1964         } else
1965                 copy_user_highpage(dst, src, va, vma);
1966 }
1967
1968 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
1969 {
1970         struct file *vm_file = vma->vm_file;
1971
1972         if (vm_file)
1973                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
1974
1975         /*
1976          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
1977          * a default GFP_KERNEL for them.
1978          */
1979         return GFP_KERNEL;
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
1984  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
1985  *
1986  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
1987  */
1988 static int do_page_mkwrite(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
1989                unsigned long address)
1990 {
1991         struct vm_fault vmf;
1992         int ret;
1993
1994         vmf.virtual_address = (void __user *)(address & PAGE_MASK);
1995         vmf.pgoff = page->index;
1996         vmf.flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
1997         vmf.gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma);
1998         vmf.page = page;
1999         vmf.cow_page = NULL;
2000
2001         ret = vma->vm_ops->page_mkwrite(vma, &vmf);
2002         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
2003                 return ret;
2004         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
2005                 lock_page(page);
2006                 if (!page->mapping) {
2007                         unlock_page(page);
2008                         return 0; /* retry */
2009                 }
2010                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
2011         } else
2012                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
2013         return ret;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
2018  *
2019  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
2020  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
2021  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
2022  * any related book-keeping.
2023  */
2024 static inline int wp_page_reuse(struct mm_struct *mm,
2025                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2026                         pte_t *page_table, spinlock_t *ptl, pte_t orig_pte,
2027                         struct page *page, int page_mkwrite,
2028                         int dirty_shared)
2029         __releases(ptl)
2030 {
2031         pte_t entry;
2032         /*
2033          * Clear the pages cpupid information as the existing
2034          * information potentially belongs to a now completely
2035          * unrelated process.
2036          */
2037         if (page)
2038                 page_cpupid_xchg_last(page, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
2039
2040         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(orig_pte));
2041         entry = pte_mkyoung(orig_pte);
2042         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2043         if (ptep_set_access_flags(vma, address, page_table, entry, 1))
2044                 update_mmu_cache(vma, address, page_table);
2045         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2046
2047         if (dirty_shared) {
2048                 struct address_space *mapping;
2049                 int dirtied;
2050
2051                 if (!page_mkwrite)
2052                         lock_page(page);
2053
2054                 dirtied = set_page_dirty(page);
2055                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
2056                 mapping = page->mapping;
2057                 unlock_page(page);
2058                 put_page(page);
2059
2060                 if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
2061                         /*
2062                          * Some device drivers do not set page.mapping
2063                          * but still dirty their pages
2064                          */
2065                         balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
2066                 }
2067
2068                 if (!page_mkwrite)
2069                         file_update_time(vma->vm_file);
2070         }
2071
2072         return VM_FAULT_WRITE;
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page.
2077  *
2078  * Called with mmap_sem locked and the old page referenced, but
2079  * without the ptl held.
2080  *
2081  * High level logic flow:
2082  *
2083  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
2084  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
2085  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
2086  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
2087  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
2088  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
2089  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
2090  */
2091 static int wp_page_copy(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
2092                         unsigned long address, pte_t *page_table, pmd_t *pmd,
2093                         pte_t orig_pte, struct page *old_page)
2094 {
2095         struct page *new_page = NULL;
2096         spinlock_t *ptl = NULL;
2097         pte_t entry;
2098         int page_copied = 0;
2099         const unsigned long mmun_start = address & PAGE_MASK;   /* For mmu_notifiers */
2100         const unsigned long mmun_end = mmun_start + PAGE_SIZE;  /* For mmu_notifiers */
2101         struct mem_cgroup *memcg;
2102
2103         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
2104                 goto oom;
2105
2106         if (is_zero_pfn(pte_pfn(orig_pte))) {
2107                 new_page = alloc_zeroed_user_highpage_movable(vma, address);
2108                 if (!new_page)
2109                         goto oom;
2110         } else {
2111                 new_page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
2112                 if (!new_page)
2113                         goto oom;
2114                 cow_user_page(new_page, old_page, address, vma);
2115         }
2116
2117         if (mem_cgroup_try_charge(new_page, mm, GFP_KERNEL, &memcg, false))
2118                 goto oom_free_new;
2119
2120         __SetPageUptodate(new_page);
2121
2122         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
2123
2124         /*
2125          * Re-check the pte - we dropped the lock
2126          */
2127         page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2128         if (likely(pte_same(*page_table, orig_pte))) {
2129                 if (old_page) {
2130                         if (!PageAnon(old_page)) {
2131                                 dec_mm_counter_fast(mm,
2132                                                 mm_counter_file(old_page));
2133                                 inc_mm_counter_fast(mm, MM_ANONPAGES);
2134                         }
2135                 } else {
2136                         inc_mm_counter_fast(mm, MM_ANONPAGES);
2137                 }
2138                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(orig_pte));
2139                 entry = mk_pte(new_page, vma->vm_page_prot);
2140                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2141                 /*
2142                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
2143                  * pte with the new entry. This will avoid a race condition
2144                  * seen in the presence of one thread doing SMC and another
2145                  * thread doing COW.
2146                  */
2147                 ptep_clear_flush_notify(vma, address, page_table);
2148                 page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, address, false);
2149                 mem_cgroup_commit_charge(new_page, memcg, false, false);
2150                 lru_cache_add_active_or_unevictable(new_page, vma);
2151                 /*
2152                  * We call the notify macro here because, when using secondary
2153                  * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
2154                  * new page to be mapped directly into the secondary page table.
2155                  */
2156                 set_pte_at_notify(mm, address, page_table, entry);
2157                 update_mmu_cache(vma, address, page_table);
2158                 if (old_page) {
2159                         /*
2160                          * Only after switching the pte to the new page may
2161                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
2162                          * process may come and find the rmap count decremented
2163                          * before the pte is switched to the new page, and
2164                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
2165                          * here still points into it and can be read by other
2166                          * threads.
2167                          *
2168                          * The critical issue is to order this
2169                          * page_remove_rmap with the ptp_clear_flush above.
2170                          * Those stores are ordered by (if nothing else,)
2171                          * the barrier present in the atomic_add_negative
2172                          * in page_remove_rmap.
2173                          *
2174                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
2175                          * no process can access the old page before the
2176                          * decremented mapcount is visible. And the old page
2177                          * cannot be reused until after the decremented
2178                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
2179                          * old page will be flushed before it can be reused.
2180                          */
2181                         page_remove_rmap(old_page, false);
2182                 }
2183
2184                 /* Free the old page.. */
2185                 new_page = old_page;
2186                 page_copied = 1;
2187         } else {
2188                 mem_cgroup_cancel_charge(new_page, memcg, false);
2189         }
2190
2191         if (new_page)
2192                 put_page(new_page);
2193
2194         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2195         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
2196         if (old_page) {
2197                 /*
2198                  * Don't let another task, with possibly unlocked vma,
2199                  * keep the mlocked page.
2200                  */
2201                 if (page_copied && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
2202                         lock_page(old_page);    /* LRU manipulation */
2203                         if (PageMlocked(old_page))
2204                                 munlock_vma_page(old_page);
2205                         unlock_page(old_page);
2206                 }
2207                 put_page(old_page);
2208         }
2209         return page_copied ? VM_FAULT_WRITE : 0;
2210 oom_free_new:
2211         put_page(new_page);
2212 oom:
2213         if (old_page)
2214                 put_page(old_page);
2215         return VM_FAULT_OOM;
2216 }
2217
2218 /*
2219  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
2220  * mapping
2221  */
2222 static int wp_pfn_shared(struct mm_struct *mm,
2223                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2224                         pte_t *page_table, spinlock_t *ptl, pte_t orig_pte,
2225                         pmd_t *pmd)
2226 {
2227         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
2228                 struct vm_fault vmf = {
2229                         .page = NULL,
2230                         .pgoff = linear_page_index(vma, address),
2231                         .virtual_address = (void __user *)(address & PAGE_MASK),
2232                         .flags = FAULT_FLAG_WRITE | FAULT_FLAG_MKWRITE,
2233                 };
2234                 int ret;
2235
2236                 pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2237                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vma, &vmf);
2238                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
2239                         return ret;
2240                 page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2241                 /*
2242                  * We might have raced with another page fault while we
2243                  * released the pte_offset_map_lock.
2244                  */
2245                 if (!pte_same(*page_table, orig_pte)) {
2246                         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2247                         return 0;
2248                 }
2249         }
2250         return wp_page_reuse(mm, vma, address, page_table, ptl, orig_pte,
2251                              NULL, 0, 0);
2252 }
2253
2254 static int wp_page_shared(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
2255                           unsigned long address, pte_t *page_table,
2256                           pmd_t *pmd, spinlock_t *ptl, pte_t orig_pte,
2257                           struct page *old_page)
2258         __releases(ptl)
2259 {
2260         int page_mkwrite = 0;
2261
2262         get_page(old_page);
2263
2264         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
2265                 int tmp;
2266
2267                 pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2268                 tmp = do_page_mkwrite(vma, old_page, address);
2269                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
2270                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
2271                         put_page(old_page);
2272                         return tmp;
2273                 }
2274                 /*
2275                  * Since we dropped the lock we need to revalidate
2276                  * the PTE as someone else may have changed it.  If
2277                  * they did, we just return, as we can count on the
2278                  * MMU to tell us if they didn't also make it writable.
2279                  */
2280                 page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address,
2281                                                  &ptl);
2282                 if (!pte_same(*page_table, orig_pte)) {
2283                         unlock_page(old_page);
2284                         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2285                         put_page(old_page);
2286                         return 0;
2287                 }
2288                 page_mkwrite = 1;
2289         }
2290
2291         return wp_page_reuse(mm, vma, address, page_table, ptl,
2292                              orig_pte, old_page, page_mkwrite, 1);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * This routine handles present pages, when users try to write
2297  * to a shared page. It is done by copying the page to a new address
2298  * and decrementing the shared-page counter for the old page.
2299  *
2300  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
2301  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
2302  * Thus we can safely just mark it writable once we've done any necessary
2303  * COW.
2304  *
2305  * We also mark the page dirty at this point even though the page will
2306  * change only once the write actually happens. This avoids a few races,
2307  * and potentially makes it more efficient.
2308  *
2309  * We enter with non-exclusive mmap_sem (to exclude vma changes,
2310  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
2311  * We return with mmap_sem still held, but pte unmapped and unlocked.
2312  */
2313 static int do_wp_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
2314                 unsigned long address, pte_t *page_table, pmd_t *pmd,
2315                 spinlock_t *ptl, pte_t orig_pte)
2316         __releases(ptl)
2317 {
2318         struct page *old_page;
2319
2320         old_page = vm_normal_page(vma, address, orig_pte);
2321         if (!old_page) {
2322                 /*
2323                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
2324                  * VM_PFNMAP VMA.
2325                  *
2326                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
2327                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
2328                  */
2329                 if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE|VM_SHARED)) ==
2330                                      (VM_WRITE|VM_SHARED))
2331                         return wp_pfn_shared(mm, vma, address, page_table, ptl,
2332                                              orig_pte, pmd);
2333
2334                 pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2335                 return wp_page_copy(mm, vma, address, page_table, pmd,
2336                                     orig_pte, old_page);
2337         }
2338
2339         /*
2340          * Take out anonymous pages first, anonymous shared vmas are
2341          * not dirty accountable.
2342          */
2343         if (PageAnon(old_page) && !PageKsm(old_page)) {
2344                 if (!trylock_page(old_page)) {
2345                         get_page(old_page);
2346                         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2347                         lock_page(old_page);
2348                         page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address,
2349                                                          &ptl);
2350                         if (!pte_same(*page_table, orig_pte)) {
2351                                 unlock_page(old_page);
2352                                 pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2353                                 put_page(old_page);
2354                                 return 0;
2355                         }
2356                         put_page(old_page);
2357                 }
2358                 if (reuse_swap_page(old_page)) {
2359                         /*
2360                          * The page is all ours.  Move it to our anon_vma so
2361                          * the rmap code will not search our parent or siblings.
2362                          * Protected against the rmap code by the page lock.
2363                          */
2364                         page_move_anon_rmap(old_page, vma, address);
2365                         unlock_page(old_page);
2366                         return wp_page_reuse(mm, vma, address, page_table, ptl,
2367                                              orig_pte, old_page, 0, 0);
2368                 }
2369                 unlock_page(old_page);
2370         } else if (unlikely((vma->vm_flags & (VM_WRITE|VM_SHARED)) ==
2371                                         (VM_WRITE|VM_SHARED))) {
2372                 return wp_page_shared(mm, vma, address, page_table, pmd,
2373                                       ptl, orig_pte, old_page);
2374         }
2375
2376         /*
2377          * Ok, we need to copy. Oh, well..
2378          */
2379         get_page(old_page);
2380
2381         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2382         return wp_page_copy(mm, vma, address, page_table, pmd,
2383                             orig_pte, old_page);
2384 }
2385
2386 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
2387                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
2388                 struct zap_details *details)
2389 {
2390         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
2391 }
2392
2393 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root *root,
2394                                             struct zap_details *details)
2395 {
2396         struct vm_area_struct *vma;
2397         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
2398
2399         vma_interval_tree_foreach(vma, root,
2400                         details->first_index, details->last_index) {
2401
2402                 vba = vma->vm_pgoff;
2403                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
2404                 zba = details->first_index;
2405                 if (zba < vba)
2406                         zba = vba;
2407                 zea = details->last_index;
2408                 if (zea > vea)
2409                         zea = vea;
2410
2411                 unmap_mapping_range_vma(vma,
2412                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
2413                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
2414                                 details);
2415         }
2416 }
2417
2418 /**
2419  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
2420  * address_space corresponding to the specified page range in the underlying
2421  * file.
2422  *
2423  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
2424  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
2425  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
2426  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
2427  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
2428  * partial pages.
2429  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
2430  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
2431  * end of the file.
2432  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
2433  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
2434  */
2435 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
2436                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
2437 {
2438         struct zap_details details = { };
2439         pgoff_t hba = holebegin >> PAGE_SHIFT;
2440         pgoff_t hlen = (holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
2441
2442         /* Check for overflow. */
2443         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
2444                 long long holeend =
2445                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
2446                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
2447                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
2448         }
2449
2450         details.check_mapping = even_cows? NULL: mapping;
2451         details.first_index = hba;
2452         details.last_index = hba + hlen - 1;
2453         if (details.last_index < details.first_index)
2454                 details.last_index = ULONG_MAX;
2455
2456
2457         /* DAX uses i_mmap_lock to serialise file truncate vs page fault */
2458         i_mmap_lock_write(mapping);
2459         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap)))
2460                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, &details);
2461         i_mmap_unlock_write(mapping);
2462 }
2463 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
2464
2465 /*
2466  * We enter with non-exclusive mmap_sem (to exclude vma changes,
2467  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
2468  * We return with pte unmapped and unlocked.
2469  *
2470  * We return with the mmap_sem locked or unlocked in the same cases
2471  * as does filemap_fault().
2472  */
2473 static int do_swap_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
2474                 unsigned long address, pte_t *page_table, pmd_t *pmd,
2475                 unsigned int flags, pte_t orig_pte)
2476 {
2477         spinlock_t *ptl;
2478         struct page *page, *swapcache;
2479         struct mem_cgroup *memcg;
2480         swp_entry_t entry;
2481         pte_t pte;
2482         int locked;
2483         int exclusive = 0;
2484         int ret = 0;
2485
2486         if (!pte_unmap_same(mm, pmd, page_table, orig_pte))
2487                 goto out;
2488
2489         entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
2490         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
2491                 if (is_migration_entry(entry)) {
2492                         migration_entry_wait(mm, pmd, address);
2493                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
2494                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
2495                 } else {
2496                         print_bad_pte(vma, address, orig_pte, NULL);
2497                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
2498                 }
2499                 goto out;
2500         }
2501         delayacct_set_flag(DELAYACCT_PF_SWAPIN);
2502         page = lookup_swap_cache(entry);
2503         if (!page) {
2504                 page = swapin_readahead(entry,
2505                                         GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
2506                 if (!page) {
2507                         /*
2508                          * Back out if somebody else faulted in this pte
2509                          * while we released the pte lock.
2510                          */
2511                         page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2512                         if (likely(pte_same(*page_table, orig_pte)))
2513                                 ret = VM_FAULT_OOM;
2514                         delayacct_clear_flag(DELAYACCT_PF_SWAPIN);
2515                         goto unlock;
2516                 }
2517
2518                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
2519                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2520                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2521                 mem_cgroup_count_vm_event(mm, PGMAJFAULT);
2522         } else if (PageHWPoison(page)) {
2523                 /*
2524                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
2525                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
2526                  */
2527                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
2528                 delayacct_clear_flag(DELAYACCT_PF_SWAPIN);
2529                 swapcache = page;
2530                 goto out_release;
2531         }
2532
2533         swapcache = page;
2534         locked = lock_page_or_retry(page, mm, flags);
2535
2536         delayacct_clear_flag(DELAYACCT_PF_SWAPIN);
2537         if (!locked) {
2538                 ret |= VM_FAULT_RETRY;
2539                 goto out_release;
2540         }
2541
2542         /*
2543          * Make sure try_to_free_swap or reuse_swap_page or swapoff did not
2544          * release the swapcache from under us.  The page pin, and pte_same
2545          * test below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
2546          * swapcache, we need to check that the page's swap has not changed.
2547          */
2548         if (unlikely(!PageSwapCache(page) || page_private(page) != entry.val))
2549                 goto out_page;
2550
2551         page = ksm_might_need_to_copy(page, vma, address);
2552         if (unlikely(!page)) {
2553                 ret = VM_FAULT_OOM;
2554                 page = swapcache;
2555                 goto out_page;
2556         }
2557
2558         if (mem_cgroup_try_charge(page, mm, GFP_KERNEL, &memcg, false)) {
2559                 ret = VM_FAULT_OOM;
2560                 goto out_page;
2561         }
2562
2563         /*
2564          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
2565          */
2566         page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2567         if (unlikely(!pte_same(*page_table, orig_pte)))
2568                 goto out_nomap;
2569
2570         if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
2571                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
2572                 goto out_nomap;
2573         }
2574
2575         /*
2576          * The page isn't present yet, go ahead with the fault.
2577          *
2578          * Be careful about the sequence of operations here.
2579          * To get its accounting right, reuse_swap_page() must be called
2580          * while the page is counted on swap but not yet in mapcount i.e.
2581          * before page_add_anon_rmap() and swap_free(); try_to_free_swap()
2582          * must be called after the swap_free(), or it will never succeed.
2583          */
2584
2585         inc_mm_counter_fast(mm, MM_ANONPAGES);
2586         dec_mm_counter_fast(mm, MM_SWAPENTS);
2587         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2588         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && reuse_swap_page(page)) {
2589                 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
2590                 flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
2591                 ret |= VM_FAULT_WRITE;
2592                 exclusive = RMAP_EXCLUSIVE;
2593         }
2594         flush_icache_page(vma, page);
2595         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
2596                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
2597         set_pte_at(mm, address, page_table, pte);
2598         if (page == swapcache) {
2599                 do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
2600                 mem_cgroup_commit_charge(page, memcg, true, false);
2601         } else { /* ksm created a completely new copy */
2602                 page_add_new_anon_rmap(page, vma, address, false);
2603                 mem_cgroup_commit_charge(page, memcg, false, false);
2604                 lru_cache_add_active_or_unevictable(page, vma);
2605         }
2606
2607         swap_free(entry);
2608         if (mem_cgroup_swap_full(page) ||
2609             (vma->vm_flags & VM_LOCKED) || PageMlocked(page))
2610                 try_to_free_swap(page);
2611         unlock_page(page);
2612         if (page != swapcache) {
2613                 /*
2614                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
2615                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
2616                  * (to avoid false positives from pte_same). For
2617                  * further safety release the lock after the swap_free
2618                  * so that the swap count won't change under a
2619                  * parallel locked swapcache.
2620                  */
2621                 unlock_page(swapcache);
2622                 put_page(swapcache);
2623         }
2624
2625         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
2626                 ret |= do_wp_page(mm, vma, address, page_table, pmd, ptl, pte);
2627                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
2628                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
2629                 goto out;
2630         }
2631
2632         /* No need to invalidate - it was non-present before */
2633         update_mmu_cache(vma, address, page_table);
2634 unlock:
2635         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2636 out:
2637         return ret;
2638 out_nomap:
2639         mem_cgroup_cancel_charge(page, memcg, false);
2640         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2641 out_page:
2642         unlock_page(page);
2643 out_release:
2644         put_page(page);
2645         if (page != swapcache) {
2646                 unlock_page(swapcache);
2647                 put_page(swapcache);
2648         }
2649         return ret;
2650 }
2651
2652 /*
2653  * This is like a special single-page "expand_{down|up}wards()",
2654  * except we must first make sure that 'address{-|+}PAGE_SIZE'
2655  * doesn't hit another vma.
2656  */
2657 static inline int check_stack_guard_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2658 {
2659         address &= PAGE_MASK;
2660         if ((vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN) && address == vma->vm_start) {
2661                 struct vm_area_struct *prev = vma->vm_prev;
2662
2663                 /*
2664                  * Is there a mapping abutting this one below?
2665                  *
2666                  * That's only ok if it's the same stack mapping
2667                  * that has gotten split..
2668                  */
2669                 if (prev && prev->vm_end == address)
2670                         return prev->vm_flags & VM_GROWSDOWN ? 0 : -ENOMEM;
2671
2672                 return expand_downwards(vma, address - PAGE_SIZE);
2673         }
2674         if ((vma->vm_flags & VM_GROWSUP) && address + PAGE_SIZE == vma->vm_end) {
2675                 struct vm_area_struct *next = vma->vm_next;
2676
2677                 /* As VM_GROWSDOWN but s/below/above/ */
2678                 if (next && next->vm_start == address + PAGE_SIZE)
2679                         return next->vm_flags & VM_GROWSUP ? 0 : -ENOMEM;
2680
2681                 return expand_upwards(vma, address + PAGE_SIZE);
2682         }
2683         return 0;
2684 }
2685
2686 /*
2687  * We enter with non-exclusive mmap_sem (to exclude vma changes,
2688  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
2689  * We return with mmap_sem still held, but pte unmapped and unlocked.
2690  */
2691 static int do_anonymous_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
2692                 unsigned long address, pte_t *page_table, pmd_t *pmd,
2693                 unsigned int flags)
2694 {
2695         struct mem_cgroup *memcg;
2696         struct page *page;
2697         spinlock_t *ptl;
2698         pte_t entry;
2699
2700         pte_unmap(page_table);
2701
2702         /* File mapping without ->vm_ops ? */
2703         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
2704                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2705
2706         /* Check if we need to add a guard page to the stack */
2707         if (check_stack_guard_page(vma, address) < 0)
2708                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
2709
2710         /* Use the zero-page for reads */
2711         if (!(flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !mm_forbids_zeropage(mm)) {
2712                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(address),
2713                                                 vma->vm_page_prot));
2714                 page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2715                 if (!pte_none(*page_table))
2716                         goto unlock;
2717                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
2718                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
2719                         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2720                         return handle_userfault(vma, address, flags,
2721                                                 VM_UFFD_MISSING);
2722                 }
2723                 goto setpte;
2724         }
2725
2726         /* Allocate our own private page. */
2727         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
2728                 goto oom;
2729         page = alloc_zeroed_user_highpage_movable(vma, address);
2730         if (!page)
2731                 goto oom;
2732
2733         if (mem_cgroup_try_charge(page, mm, GFP_KERNEL, &memcg, false))
2734                 goto oom_free_page;
2735
2736         /*
2737          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
2738          * preceeding stores to the page contents become visible before
2739          * the set_pte_at() write.
2740          */
2741         __SetPageUptodate(page);
2742
2743         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2744         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2745                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry));
2746
2747         page_table = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2748         if (!pte_none(*page_table))
2749                 goto release;
2750
2751         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
2752         if (userfaultfd_missing(vma)) {
2753                 pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2754                 mem_cgroup_cancel_charge(page, memcg, false);
2755                 put_page(page);
2756                 return handle_userfault(vma, address, flags,
2757                                         VM_UFFD_MISSING);
2758         }
2759
2760         inc_mm_counter_fast(mm, MM_ANONPAGES);
2761         page_add_new_anon_rmap(page, vma, address, false);
2762         mem_cgroup_commit_charge(page, memcg, false, false);
2763         lru_cache_add_active_or_unevictable(page, vma);
2764 setpte:
2765         set_pte_at(mm, address, page_table, entry);
2766
2767         /* No need to invalidate - it was non-present before */
2768         update_mmu_cache(vma, address, page_table);
2769 unlock:
2770         pte_unmap_unlock(page_table, ptl);
2771         return 0;
2772 release:
2773         mem_cgroup_cancel_charge(page, memcg, false);
2774         put_page(page);
2775         goto unlock;
2776 oom_free_page:
2777         put_page(page);
2778 oom:
2779         return VM_FAULT_OOM;
2780 }
2781
2782 /*
2783  * The mmap_sem must have been held on entry, and may have been
2784  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
2785  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
2786  */
2787 static int __do_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2788                         pgoff_t pgoff, unsigned int flags,
2789                         struct page *cow_page, struct page **page,
2790                         void **entry)
2791 {
2792         struct vm_fault vmf;
2793         int ret;
2794
2795         vmf.virtual_address = (void __user *)(address & PAGE_MASK);
2796         vmf.pgoff = pgoff;
2797         vmf.flags = flags;
2798         vmf.page = NULL;
2799         vmf.gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma);
2800         vmf.cow_page = cow_page;
2801
2802         ret = vma->vm_ops->fault(vma, &vmf);
2803         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
2804                 return ret;
2805         if (ret & VM_FAULT_DAX_LOCKED) {
2806                 *entry = vmf.entry;
2807                 return ret;
2808         }
2809
2810         if (unlikely(PageHWPoison(vmf.page))) {
2811                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED)
2812                         unlock_page(vmf.page);
2813                 put_page(vmf.page);
2814                 return VM_FAULT_HWPOISON;
2815         }
2816
2817         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
2818                 lock_page(vmf.page);
2819         else
2820                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(vmf.page), vmf.page);
2821
2822         *page = vmf.page;
2823         return ret;
2824 }
2825
2826 /**
2827  * do_set_pte - setup new PTE entry for given page and add reverse page mapping.
2828  *
2829  * @vma: virtual memory area
2830  * @address: user virtual address
2831  * @page: page to map
2832  * @pte: pointer to target page table entry
2833  * @write: true, if new entry is writable
2834  * @anon: true, if it's anonymous page
2835  *
2836  * Caller must hold page table lock relevant for @pte.
2837  *
2838  * Target users are page handler itself and implementations of
2839  * vm_ops->map_pages.
2840  */
2841 void do_set_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2842                 struct page *page, pte_t *pte, bool write, bool anon)
2843 {
2844         pte_t entry;
2845
2846         flush_icache_page(vma, page);
2847         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2848         if (write)
2849                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2850         if (anon) {
2851                 inc_mm_counter_fast(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
2852                 page_add_new_anon_rmap(page, vma, address, false);
2853         } else {
2854                 inc_mm_counter_fast(vma->vm_mm, mm_counter_file(page));
2855                 page_add_file_rmap(page);
2856         }
2857         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
2858
2859         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
2860         update_mmu_cache(vma, address, pte);
2861 }
2862
2863 static unsigned long fault_around_bytes __read_mostly =
2864         rounddown_pow_of_two(65536);
2865
2866 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
2867 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
2868 {
2869         *val = fault_around_bytes;
2870         return 0;
2871 }
2872
2873 /*
2874  * fault_around_pages() and fault_around_mask() expects fault_around_bytes
2875  * rounded down to nearest page order. It's what do_fault_around() expects to
2876  * see.
2877  */
2878 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
2879 {
2880         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
2881                 return -EINVAL;
2882         if (val > PAGE_SIZE)
2883                 fault_around_bytes = rounddown_pow_of_two(val);
2884         else
2885                 fault_around_bytes = PAGE_SIZE; /* rounddown_pow_of_two(0) is undefined */
2886         return 0;
2887 }
2888 DEFINE_SIMPLE_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
2889                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
2890
2891 static int __init fault_around_debugfs(void)
2892 {
2893         void *ret;
2894
2895         ret = debugfs_create_file("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
2896                         &fault_around_bytes_fops);
2897         if (!ret)
2898                 pr_warn("Failed to create fault_around_bytes in debugfs");
2899         return 0;
2900 }
2901 late_initcall(fault_around_debugfs);
2902 #endif
2903
2904 /*
2905  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
2906  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
2907  * faults to handle.
2908  *
2909  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
2910  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
2911  *
2912  * This function is called with the page table lock taken. In the split ptlock
2913  * case the page table lock only protects only those entries which belong to
2914  * the page table corresponding to the fault address.
2915  *
2916  * This function doesn't cross the VMA boundaries, in order to call map_pages()
2917  * only once.
2918  *
2919  * fault_around_pages() defines how many pages we'll try to map.
2920  * do_fault_around() expects it to return a power of two less than or equal to
2921  * PTRS_PER_PTE.
2922  *
2923  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to the
2924  * fault_around_pages() value (and therefore to page order).  This way it's
2925  * easier to guarantee that we don't cross page table boundaries.
2926  */
2927 static void do_fault_around(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2928                 pte_t *pte, pgoff_t pgoff, unsigned int flags)
2929 {
2930         unsigned long start_addr, nr_pages, mask;
2931         pgoff_t max_pgoff;
2932         struct vm_fault vmf;
2933         int off;
2934
2935         nr_pages = READ_ONCE(fault_around_bytes) >> PAGE_SHIFT;
2936         mask = ~(nr_pages * PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
2937
2938         start_addr = max(address & mask, vma->vm_start);
2939         off = ((address - start_addr) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1);
2940         pte -= off;
2941         pgoff -= off;
2942
2943         /*
2944          *  max_pgoff is either end of page table or end of vma
2945          *  or fault_around_pages() from pgoff, depending what is nearest.
2946          */
2947         max_pgoff = pgoff - ((start_addr >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1)) +
2948                 PTRS_PER_PTE - 1;
2949         max_pgoff = min3(max_pgoff, vma_pages(vma) + vma->vm_pgoff - 1,
2950                         pgoff + nr_pages - 1);
2951
2952         /* Check if it makes any sense to call ->map_pages */
2953         while (!pte_none(*pte)) {
2954                 if (++pgoff > max_pgoff)
2955                         return;
2956                 start_addr += PAGE_SIZE;
2957                 if (start_addr >= vma->vm_end)
2958                         return;
2959                 pte++;
2960         }
2961
2962         vmf.virtual_address = (void __user *) start_addr;
2963         vmf.pte = pte;
2964         vmf.pgoff = pgoff;
2965         vmf.max_pgoff = max_pgoff;
2966         vmf.flags = flags;
2967         vmf.gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma);
2968         vma->vm_ops->map_pages(vma, &vmf);
2969 }
2970
2971 static int do_read_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
2972                 unsigned long address, pmd_t *pmd,
2973                 pgoff_t pgoff, unsigned int flags, pte_t orig_pte)
2974 {
2975         struct page *fault_page;
2976         spinlock_t *ptl;
2977         pte_t *pte;
2978         int ret = 0;
2979
2980         /*
2981          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
2982          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
2983          * something).
2984          */
2985         if (vma->vm_ops->map_pages && fault_around_bytes >> PAGE_SHIFT > 1) {
2986                 pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2987                 do_fault_around(vma, address, pte, pgoff, flags);
2988                 if (!pte_same(*pte, orig_pte))
2989                         goto unlock_out;
2990                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2991         }
2992
2993         ret = __do_fault(vma, address, pgoff, flags, NULL, &fault_page, NULL);
2994         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
2995                 return ret;
2996
2997         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
2998         if (unlikely(!pte_same(*pte, orig_pte))) {
2999                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3000                 unlock_page(fault_page);
3001                 put_page(fault_page);
3002                 return ret;
3003         }
3004         do_set_pte(vma, address, fault_page, pte, false, false);
3005         unlock_page(fault_page);
3006 unlock_out:
3007         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3008         return ret;
3009 }
3010
3011 static int do_cow_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3012                 unsigned long address, pmd_t *pmd,
3013                 pgoff_t pgoff, unsigned int flags, pte_t orig_pte)
3014 {
3015         struct page *fault_page, *new_page;
3016         void *fault_entry;
3017         struct mem_cgroup *memcg;
3018         spinlock_t *ptl;
3019         pte_t *pte;
3020         int ret;
3021
3022         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
3023                 return VM_FAULT_OOM;
3024
3025         new_page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
3026         if (!new_page)
3027                 return VM_FAULT_OOM;
3028
3029         if (mem_cgroup_try_charge(new_page, mm, GFP_KERNEL, &memcg, false)) {
3030                 put_page(new_page);
3031                 return VM_FAULT_OOM;
3032         }
3033
3034         ret = __do_fault(vma, address, pgoff, flags, new_page, &fault_page,
3035                          &fault_entry);
3036         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
3037                 goto uncharge_out;
3038
3039         if (!(ret & VM_FAULT_DAX_LOCKED))
3040                 copy_user_highpage(new_page, fault_page, address, vma);
3041         __SetPageUptodate(new_page);
3042
3043         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
3044         if (unlikely(!pte_same(*pte, orig_pte))) {
3045                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3046                 if (!(ret & VM_FAULT_DAX_LOCKED)) {
3047                         unlock_page(fault_page);
3048                         put_page(fault_page);
3049                 } else {
3050                         dax_unlock_mapping_entry(vma->vm_file->f_mapping,
3051                                                  pgoff);
3052                 }
3053                 goto uncharge_out;
3054         }
3055         do_set_pte(vma, address, new_page, pte, true, true);
3056         mem_cgroup_commit_charge(new_page, memcg, false, false);
3057         lru_cache_add_active_or_unevictable(new_page, vma);
3058         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3059         if (!(ret & VM_FAULT_DAX_LOCKED)) {
3060                 unlock_page(fault_page);
3061                 put_page(fault_page);
3062         } else {
3063                 dax_unlock_mapping_entry(vma->vm_file->f_mapping, pgoff);
3064         }
3065         return ret;
3066 uncharge_out:
3067         mem_cgroup_cancel_charge(new_page, memcg, false);
3068         put_page(new_page);
3069         return ret;
3070 }
3071
3072 static int do_shared_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3073                 unsigned long address, pmd_t *pmd,
3074                 pgoff_t pgoff, unsigned int flags, pte_t orig_pte)
3075 {
3076         struct page *fault_page;
3077         struct address_space *mapping;
3078         spinlock_t *ptl;
3079         pte_t *pte;
3080         int dirtied = 0;
3081         int ret, tmp;
3082
3083         ret = __do_fault(vma, address, pgoff, flags, NULL, &fault_page, NULL);
3084         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
3085                 return ret;
3086
3087         /*
3088          * Check if the backing address space wants to know that the page is
3089          * about to become writable
3090          */
3091         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3092                 unlock_page(fault_page);
3093                 tmp = do_page_mkwrite(vma, fault_page, address);
3094                 if (unlikely(!tmp ||
3095                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3096                         put_page(fault_page);
3097                         return tmp;
3098                 }
3099         }
3100
3101         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
3102         if (unlikely(!pte_same(*pte, orig_pte))) {
3103                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3104                 unlock_page(fault_page);
3105                 put_page(fault_page);
3106                 return ret;
3107         }
3108         do_set_pte(vma, address, fault_page, pte, true, false);
3109         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3110
3111         if (set_page_dirty(fault_page))
3112                 dirtied = 1;
3113         /*
3114          * Take a local copy of the address_space - page.mapping may be zeroed
3115          * by truncate after unlock_page().   The address_space itself remains
3116          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on unlock_page()'s
3117          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
3118          */
3119         mapping = page_rmapping(fault_page);
3120         unlock_page(fault_page);
3121         if ((dirtied || vma->vm_ops->page_mkwrite) && mapping) {
3122                 /*
3123                  * Some device drivers do not set page.mapping but still
3124                  * dirty their pages
3125                  */
3126                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3127         }
3128
3129         if (!vma->vm_ops->page_mkwrite)
3130                 file_update_time(vma->vm_file);
3131
3132         return ret;
3133 }
3134
3135 /*
3136  * We enter with non-exclusive mmap_sem (to exclude vma changes,
3137  * but allow concurrent faults).
3138  * The mmap_sem may have been released depending on flags and our
3139  * return value.  See filemap_fault() and __lock_page_or_retry().
3140  */
3141 static int do_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3142                 unsigned long address, pte_t *page_table, pmd_t *pmd,
3143                 unsigned int flags, pte_t orig_pte)
3144 {
3145         pgoff_t pgoff = linear_page_index(vma, address);
3146
3147         pte_unmap(page_table);
3148         /* The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND */
3149         if (!vma->vm_ops->fault)
3150                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3151         if (!(flags & FAULT_FLAG_WRITE))
3152                 return do_read_fault(mm, vma, address, pmd, pgoff, flags,
3153                                 orig_pte);
3154         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
3155                 return do_cow_fault(mm, vma, address, pmd, pgoff, flags,
3156                                 orig_pte);
3157         return do_shared_fault(mm, vma, address, pmd, pgoff, flags, orig_pte);
3158 }
3159
3160 static int numa_migrate_prep(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
3161                                 unsigned long addr, int page_nid,
3162                                 int *flags)
3163 {
3164         get_page(page);
3165
3166         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
3167         if (page_nid == numa_node_id()) {
3168                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
3169                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
3170         }
3171
3172         return mpol_misplaced(page, vma, addr);
3173 }
3174
3175 static int do_numa_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3176                    unsigned long addr, pte_t pte, pte_t *ptep, pmd_t *pmd)
3177 {
3178         struct page *page = NULL;
3179         spinlock_t *ptl;
3180         int page_nid = -1;
3181         int last_cpupid;
3182         int target_nid;
3183         bool migrated = false;
3184         bool was_writable = pte_write(pte);
3185         int flags = 0;
3186
3187         /* A PROT_NONE fault should not end up here */
3188         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)));
3189
3190         /*
3191         * The "pte" at this point cannot be used safely without
3192         * validation through pte_unmap_same(). It's of NUMA type but
3193         * the pfn may be screwed if the read is non atomic.
3194         *
3195         * We can safely just do a "set_pte_at()", because the old
3196         * page table entry is not accessible, so there would be no
3197         * concurrent hardware modifications to the PTE.
3198         */
3199         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
3200         spin_lock(ptl);
3201         if (unlikely(!pte_same(*ptep, pte))) {
3202                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
3203                 goto out;
3204         }
3205
3206         /* Make it present again */
3207         pte = pte_modify(pte, vma->vm_page_prot);
3208         pte = pte_mkyoung(pte);
3209         if (was_writable)
3210                 pte = pte_mkwrite(pte);
3211         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
3212         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
3213
3214         page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
3215         if (!page) {
3216                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
3217                 return 0;
3218         }
3219
3220         /* TODO: handle PTE-mapped THP */
3221         if (PageCompound(page)) {
3222                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
3223                 return 0;
3224         }
3225
3226         /*
3227          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
3228          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
3229          * the case where a mapping is writable but the process never writes
3230          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
3231          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
3232          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
3233          */
3234         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
3235                 flags |= TNF_NO_GROUP;
3236
3237         /*
3238          * Flag if the page is shared between multiple address spaces. This
3239          * is later used when determining whether to group tasks together
3240          */
3241         if (page_mapcount(page) > 1 && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
3242                 flags |= TNF_SHARED;
3243
3244         last_cpupid = page_cpupid_last(page);
3245         page_nid = page_to_nid(page);
3246         target_nid = numa_migrate_prep(page, vma, addr, page_nid, &flags);
3247         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
3248         if (target_nid == -1) {
3249                 put_page(page);
3250                 goto out;
3251         }
3252
3253         /* Migrate to the requested node */
3254         migrated = migrate_misplaced_page(page, vma, target_nid);
3255         if (migrated) {
3256                 page_nid = target_nid;
3257                 flags |= TNF_MIGRATED;
3258         } else
3259                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
3260
3261 out:
3262         if (page_nid != -1)
3263                 task_numa_fault(last_cpupid, page_nid, 1, flags);
3264         return 0;
3265 }
3266
3267 static int create_huge_pmd(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3268                         unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags)
3269 {
3270         if (vma_is_anonymous(vma))
3271                 return do_huge_pmd_anonymous_page(mm, vma, address, pmd, flags);
3272         if (vma->vm_ops->pmd_fault)
3273                 return vma->vm_ops->pmd_fault(vma, address, pmd, flags);
3274         return VM_FAULT_FALLBACK;
3275 }
3276
3277 static int wp_huge_pmd(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3278                         unsigned long address, pmd_t *pmd, pmd_t orig_pmd,
3279                         unsigned int flags)
3280 {
3281         if (vma_is_anonymous(vma))
3282                 return do_huge_pmd_wp_page(mm, vma, address, pmd, orig_pmd);
3283         if (vma->vm_ops->pmd_fault)
3284                 return vma->vm_ops->pmd_fault(vma, address, pmd, flags);
3285         return VM_FAULT_FALLBACK;
3286 }
3287
3288 /*
3289  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
3290  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
3291  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
3292  *
3293  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
3294  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
3295  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
3296  *
3297  * We enter with non-exclusive mmap_sem (to exclude vma changes,
3298  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3299  * We return with pte unmapped and unlocked.
3300  *
3301  * The mmap_sem may have been released depending on flags and our
3302  * return value.  See filemap_fault() and __lock_page_or_retry().
3303  */
3304 static int handle_pte_fault(struct mm_struct *mm,
3305                      struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
3306                      pte_t *pte, pmd_t *pmd, unsigned int flags)
3307 {
3308         pte_t entry;
3309         spinlock_t *ptl;
3310
3311         /*
3312          * some architectures can have larger ptes than wordsize,
3313          * e.g.ppc44x-defconfig has CONFIG_PTE_64BIT=y and CONFIG_32BIT=y,
3314          * so READ_ONCE or ACCESS_ONCE cannot guarantee atomic accesses.
3315          * The code below just needs a consistent view for the ifs and
3316          * we later double check anyway with the ptl lock held. So here
3317          * a barrier will do.
3318          */
3319         entry = *pte;
3320         barrier();
3321         if (!pte_present(entry)) {
3322                 if (pte_none(entry)) {
3323                         if (vma_is_anonymous(vma))
3324                                 return do_anonymous_page(mm, vma, address,