// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *  linux/mm/memory.c
 *
 *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
 */

/*
 * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
 * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
 */

/*
 * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
 * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
 *
 * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
 * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
 * far as I could see.
 *
 * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
 */

/*
 * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
 * thought has to go into this. Oh, well..
 * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
 *  Found it. Everything seems to work now.
 * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
 */

/*
 * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
 *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
 *
 * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
 *  (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
 *
 * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
 */

#include <linux/kernel_stat.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/mm_inline.h>
#include <linux/sched/mm.h>
#include <linux/sched/numa_balancing.h>
#include <linux/sched/task.h>
#include <linux/hugetlb.h>
#include <linux/mman.h>
#include <linux/swap.h>
#include <linux/highmem.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/memremap.h>
#include <linux/kmsan.h>
#include <linux/ksm.h>
#include <linux/rmap.h>
#include <linux/export.h>
#include <linux/delayacct.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/writeback.h>
#include <linux/memcontrol.h>
#include <linux/mmu_notifier.h>
#include <linux/swapops.h>
#include <linux/elf.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/migrate.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/shmem_fs.h>
#include <linux/memory-tiers.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/userfaultfd_k.h>
#include <linux/dax.h>
#include <linux/oom.h>
#include <linux/numa.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <linux/ptrace.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/sched/sysctl.h>

#include <trace/events/kmem.h>

#include <asm/io.h>
#include <asm/mmu_context.h>
#include <asm/pgalloc.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <asm/tlb.h>
#include <asm/tlbflush.h>

#include "pgalloc-track.h"
#include "internal.h"
#include "swap.h"

#if defined(LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS) && !defined(CONFIG_COMPILE_TEST)
#warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
#endif

static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf);
static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf);
static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf);

/*
 * Return true if the original pte was a uffd-wp pte marker (so the pte was
 * wr-protected).
 */
static __always_inline bool vmf_orig_pte_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
{
 if (!userfaultfd_wp(vmf->vma))
  return false;
 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID))
  return false;

 return pte_marker_uffd_wp(vmf->orig_pte);
}

/*
 * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
 *
 * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
 *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
 */
int randomize_va_space __read_mostly =
#ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
     1;
#else
     2;
#endif

static const struct ctl_table mmu_sysctl_table[] = {
 {
  .procname = "randomize_va_space",
  .data  = &randomize_va_space,
  .maxlen  = sizeof(int),
  .mode  = 0644,
  .proc_handler = proc_dointvec,
 },
};

static int __init init_mm_sysctl(void)
{
 register_sysctl_init("kernel", mmu_sysctl_table);
 return 0;
}

subsys_initcall(init_mm_sysctl);

#ifndef arch_wants_old_prefaulted_pte
static inline bool arch_wants_old_prefaulted_pte(void)
{
 /*
  * Transitioning a PTE from 'old' to 'young' can be expensive on
  * some architectures, even if it's performed in hardware. By
  * default, "false" means prefaulted entries will be 'young'.
 */
 return false;
}
#endif

static int __init disable_randmaps(char *s)
{
 randomize_va_space = 0;
 return 1;
}
__setup("norandmaps", disable_randmaps);

unsigned long zero_pfn __read_mostly;
EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);

unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;

/*
 * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
 */
static int __init init_zero_pfn(void)
{
 zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
 return 0;
}
early_initcall(init_zero_pfn);

void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member)
{
 trace_rss_stat(mm, member);
}

/*
 * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
 * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
 */
static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
      unsigned long addr)
{
 pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
 pmd_clear(pmd);
 pte_free_tlb(tlb, token, addr);
 mm_dec_nr_ptes(tlb->mm);
}

static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
{
 pmd_t *pmd;
 unsigned long next;
 unsigned long start;

 start = addr;
 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 do {
  next = pmd_addr_end(addr, end);
  if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
   continue;
  free_pte_range(tlb, pmd, addr);
 } while (pmd++, addr = next, addr != end);

 start &= PUD_MASK;
 if (start < floor)
  return;
 if (ceiling) {
  ceiling &= PUD_MASK;
  if (!ceiling)
   return;
 }
 if (end - 1 > ceiling - 1)
  return;

 pmd = pmd_offset(pud, start);
 pud_clear(pud);
 pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
 mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
}

static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
{
 pud_t *pud;
 unsigned long next;
 unsigned long start;

 start = addr;
 pud = pud_offset(p4d, addr);
 do {
  next = pud_addr_end(addr, end);
  if (pud_none_or_clear_bad(pud))
   continue;
  free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
 } while (pud++, addr = next, addr != end);

 start &= P4D_MASK;
 if (start < floor)
  return;
 if (ceiling) {
  ceiling &= P4D_MASK;
  if (!ceiling)
   return;
 }
 if (end - 1 > ceiling - 1)
  return;

 pud = pud_offset(p4d, start);
 p4d_clear(p4d);
 pud_free_tlb(tlb, pud, start);
 mm_dec_nr_puds(tlb->mm);
}

static inline void free_p4d_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    unsigned long floor, unsigned long ceiling)
{
 p4d_t *p4d;
 unsigned long next;
 unsigned long start;

 start = addr;
 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 do {
  next = p4d_addr_end(addr, end);
  if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
   continue;
  free_pud_range(tlb, p4d, addr, next, floor, ceiling);
 } while (p4d++, addr = next, addr != end);

 start &= PGDIR_MASK;
 if (start < floor)
  return;
 if (ceiling) {
  ceiling &= PGDIR_MASK;
  if (!ceiling)
   return;
 }
 if (end - 1 > ceiling - 1)
  return;

 p4d = p4d_offset(pgd, start);
 pgd_clear(pgd);
 p4d_free_tlb(tlb, p4d, start);
}

/**
 * free_pgd_range - Unmap and free page tables in the range
 * @tlb: the mmu_gather containing pending TLB flush info
 * @addr: virtual address start
 * @end: virtual address end
 * @floor: lowest address boundary
 * @ceiling: highest address boundary
 *
 * This function tears down all user-level page tables in the
 * specified virtual address range [@addr..@end). It is part of
 * the memory unmap flow.
 */
void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
   unsigned long addr, unsigned long end,
   unsigned long floor, unsigned long ceiling)
{
 pgd_t *pgd;
 unsigned long next;

 /*
  * The next few lines have given us lots of grief...
  *
  * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
  * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
  * go all the way down to the bottom just to discover that.
  *
  * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
  * of the address space and the top of it (using -1 for the
  * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
  * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
  * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
  * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
  * that end 0 case should be mythical).
  *
  * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
  * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
  * subsequent tests.  But what about where end is brought down
  * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
  *
  * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
  * masks at different levels, in order to test whether a table
  * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
  * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
 */

 addr &= PMD_MASK;
 if (addr < floor) {
  addr += PMD_SIZE;
  if (!addr)
   return;
 }
 if (ceiling) {
  ceiling &= PMD_MASK;
  if (!ceiling)
   return;
 }
 if (end - 1 > ceiling - 1)
  end -= PMD_SIZE;
 if (addr > end - 1)
  return;
 /*
  * We add page table cache pages with PAGE_SIZE,
  * (see pte_free_tlb()), flush the tlb if we need
 */
 tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
 pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
 do {
  next = pgd_addr_end(addr, end);
  if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
   continue;
  free_p4d_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
 } while (pgd++, addr = next, addr != end);
}

void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
     struct vm_area_struct *vma, unsigned long floor,
     unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked)
{
 struct unlink_vma_file_batch vb;

 tlb_free_vmas(tlb);

 do {
  unsigned long addr = vma->vm_start;
  struct vm_area_struct *next;

  /*
   * Note: USER_PGTABLES_CEILING may be passed as ceiling and may
   * be 0.  This will underflow and is okay.
 */
  next = mas_find(mas, ceiling - 1);
  if (unlikely(xa_is_zero(next)))
   next = NULL;

  /*
   * Hide vma from rmap and truncate_pagecache before freeing
   * pgtables
 */
  if (mm_wr_locked)
   vma_start_write(vma);
  unlink_anon_vmas(vma);

  unlink_file_vma_batch_init(&vb);
  unlink_file_vma_batch_add(&vb, vma);

  /*
   * Optimization: gather nearby vmas into one call down
 */
  while (next && next->vm_start <= vma->vm_end + PMD_SIZE) {
   vma = next;
   next = mas_find(mas, ceiling - 1);
   if (unlikely(xa_is_zero(next)))
    next = NULL;
   if (mm_wr_locked)
    vma_start_write(vma);
   unlink_anon_vmas(vma);
   unlink_file_vma_batch_add(&vb, vma);
  }
  unlink_file_vma_batch_final(&vb);

  free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
   floor, next ? next->vm_start : ceiling);
  vma = next;
 } while (vma);
}

void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte)
{
 spinlock_t *ptl = pmd_lock(mm, pmd);

 if (likely(pmd_none(*pmd))) { /* Has another populated it ? */
  mm_inc_nr_ptes(mm);
  /*
   * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
   * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
   * put into page tables.
   *
   * The other side of the story is the pointer chasing in the page
   * table walking code (when walking the page table without locking;
   * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
   * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
   * being the notable exception) will already guarantee loads are
   * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
   * smp_rmb() barriers in page table walking code.
 */
  smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
  pmd_populate(mm, pmd, *pte);
  *pte = NULL;
 }
 spin_unlock(ptl);
}

int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
{
 pgtable_t new = pte_alloc_one(mm);
 if (!new)
  return -ENOMEM;

 pmd_install(mm, pmd, &new);
 if (new)
  pte_free(mm, new);
 return 0;
}

int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd)
{
 pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm);
 if (!new)
  return -ENOMEM;

 spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 if (likely(pmd_none(*pmd))) { /* Has another populated it ? */
  smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
  pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
  new = NULL;
 }
 spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 if (new)
  pte_free_kernel(&init_mm, new);
 return 0;
}

static inline void init_rss_vec(int *rss)
{
 memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
}

static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
{
 int i;

 for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
  if (rss[i])
   add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
}

/*
 * This function is called to print an error when a bad pte
 * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
 * a region that doesn't allow it.
 *
 * The calling function must still handle the error.
 */
static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
     pte_t pte, struct page *page)
{
 pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
 pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 struct address_space *mapping;
 pgoff_t index;
 static unsigned long resume;
 static unsigned long nr_shown;
 static unsigned long nr_unshown;

 /*
  * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
  * or allow a steady drip of one report per second.
 */
 if (nr_shown == 60) {
  if (time_before(jiffies, resume)) {
   nr_unshown++;
   return;
  }
  if (nr_unshown) {
   pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
     nr_unshown);
   nr_unshown = 0;
  }
  nr_shown = 0;
 }
 if (nr_shown++ == 0)
  resume = jiffies + 60 * HZ;

 mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
 index = linear_page_index(vma, addr);

 pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
   current->comm,
   (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
 if (page)
  dump_page(page, "bad pte");
 pr_alert("addr:%px vm_flags:%08lx anon_vma:%px mapping:%px index:%lx\n",
   (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
 pr_alert("file:%pD fault:%ps mmap:%ps mmap_prepare: %ps read_folio:%ps\n",
   vma->vm_file,
   vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
   vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
   vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap_prepare : NULL,
   mapping ? mapping->a_ops->read_folio : NULL);
 dump_stack();
 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
}

/*
 * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
 *
 * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
 * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
 * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
 *
 * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
 * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
 * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
 * described below.
 *
 * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
 * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
 * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
 *
 * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
 * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
 * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
 * mapping will always honor the rule
 *
 * pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
 *
 * And for normal mappings this is false.
 *
 * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
 * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
 * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
 * special (because none can have been COWed).
 *
 *
 * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
 *
 * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
 * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
 * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
 * normal pages by the VM. The only exception are zeropages, which are
 * *never* refcounted.
 *
 * The disadvantage is that pages are refcounted (which can be slower and
 * simply not an option for some PFNMAP users). The advantage is that we
 * don't have to follow the strict linearity rule of PFNMAP mappings in
 * order to support COWable mappings.
 *
 */
struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
       pte_t pte)
{
 unsigned long pfn = pte_pfn(pte);

 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL)) {
  if (likely(!pte_special(pte)))
   goto check_pfn;
  if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
   return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
  if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
   return NULL;
  if (is_zero_pfn(pfn))
   return NULL;

  print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
  return NULL;
 }

 /* !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case follows: */

 if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
  if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
   if (!pfn_valid(pfn))
    return NULL;
   if (is_zero_pfn(pfn))
    return NULL;
   goto out;
  } else {
   unsigned long off;
   off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
   if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
    return NULL;
   if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
    return NULL;
  }
 }

 if (is_zero_pfn(pfn))
  return NULL;

check_pfn:
 if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
  print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
  return NULL;
 }

 /*
  * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
  * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
 */
out:
 VM_WARN_ON_ONCE(is_zero_pfn(pfn));
 return pfn_to_page(pfn);
}

struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
       pte_t pte)
{
 struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, pte);

 if (page)
  return page_folio(page);
 return NULL;
}

#ifdef CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES
struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
    pmd_t pmd)
{
 unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);

 /* Currently it's only used for huge pfnmaps */
 if (unlikely(pmd_special(pmd)))
  return NULL;

 if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
  if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
   if (!pfn_valid(pfn))
    return NULL;
   goto out;
  } else {
   unsigned long off;
   off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
   if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
    return NULL;
   if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
    return NULL;
  }
 }

 if (is_huge_zero_pfn(pfn))
  return NULL;
 if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn))
  return NULL;

 /*
  * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
  * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
 */
out:
 return pfn_to_page(pfn);
}

struct folio *vm_normal_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
      unsigned long addr, pmd_t pmd)
{
 struct page *page = vm_normal_page_pmd(vma, addr, pmd);

 if (page)
  return page_folio(page);
 return NULL;
}
#endif

/**
 * restore_exclusive_pte - Restore a device-exclusive entry
 * @vma: VMA covering @address
 * @folio: the mapped folio
 * @page: the mapped folio page
 * @address: the virtual address
 * @ptep: pte pointer into the locked page table mapping the folio page
 * @orig_pte: pte value at @ptep
 *
 * Restore a device-exclusive non-swap entry to an ordinary present pte.
 *
 * The folio and the page table must be locked, and MMU notifiers must have
 * been called to invalidate any (exclusive) device mappings.
 *
 * Locking the folio makes sure that anybody who just converted the pte to
 * a device-exclusive entry can map it into the device to make forward
 * progress without others converting it back until the folio was unlocked.
 *
 * If the folio lock ever becomes an issue, we can stop relying on the folio
 * lock; it might make some scenarios with heavy thrashing less likely to
 * make forward progress, but these scenarios might not be valid use cases.
 *
 * Note that the folio lock does not protect against all cases of concurrent
 * page table modifications (e.g., MADV_DONTNEED, mprotect), so device drivers
 * must use MMU notifiers to sync against any concurrent changes.
 */
static void restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
  struct folio *folio, struct page *page, unsigned long address,
  pte_t *ptep, pte_t orig_pte)
{
 pte_t pte;

 VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);

 pte = pte_mkold(mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
 if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
  pte = pte_mksoft_dirty(pte);

 if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
  pte = pte_mkuffd_wp(pte);

 if ((vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
     can_change_pte_writable(vma, address, pte)) {
  if (folio_test_dirty(folio))
   pte = pte_mkdirty(pte);
  pte = pte_mkwrite(pte, vma);
 }
 set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, pte);

 /*
  * No need to invalidate - it was non-present before. However
  * secondary CPUs may have mappings that need invalidating.
 */
 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
}

/*
 * Tries to restore an exclusive pte if the page lock can be acquired without
 * sleeping.
 */
static int try_restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long addr, pte_t *ptep, pte_t orig_pte)
{
 struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(pte_to_swp_entry(orig_pte));
 struct folio *folio = page_folio(page);

 if (folio_trylock(folio)) {
  restore_exclusive_pte(vma, folio, page, addr, ptep, orig_pte);
  folio_unlock(folio);
  return 0;
 }

 return -EBUSY;
}

/*
 * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
 * already present in the new task to be cleared in the whole range
 * covered by this vma.
 */

static unsigned long
copy_nonpresent_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
  pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *dst_vma,
  struct vm_area_struct *src_vma, unsigned long addr, int *rss)
{
 vm_flags_t vm_flags = dst_vma->vm_flags;
 pte_t orig_pte = ptep_get(src_pte);
 pte_t pte = orig_pte;
 struct folio *folio;
 struct page *page;
 swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);

 if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
  if (swap_duplicate(entry) < 0)
   return -EIO;

  /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
  if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
   spin_lock(&mmlist_lock);
   if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
    list_add(&dst_mm->mmlist,
      &src_mm->mmlist);
   spin_unlock(&mmlist_lock);
  }
  /* Mark the swap entry as shared. */
  if (pte_swp_exclusive(orig_pte)) {
   pte = pte_swp_clear_exclusive(orig_pte);
   set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
  }
  rss[MM_SWAPENTS]++;
 } else if (is_migration_entry(entry)) {
  folio = pfn_swap_entry_folio(entry);

  rss[mm_counter(folio)]++;

  if (!is_readable_migration_entry(entry) &&
    is_cow_mapping(vm_flags)) {
   /*
    * COW mappings require pages in both parent and child
    * to be set to read. A previously exclusive entry is
    * now shared.
 */
   entry = make_readable_migration_entry(
       swp_offset(entry));
   pte = swp_entry_to_pte(entry);
   if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
    pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
   if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
    pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
   set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
  }
 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
  page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
  folio = page_folio(page);

  /*
   * Update rss count even for unaddressable pages, as
   * they should treated just like normal pages in this
   * respect.
   *
   * We will likely want to have some new rss counters
   * for unaddressable pages, at some point. But for now
   * keep things as they are.
 */
  folio_get(folio);
  rss[mm_counter(folio)]++;
  /* Cannot fail as these pages cannot get pinned. */
  folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, dst_vma, src_vma);

  /*
   * We do not preserve soft-dirty information, because so
   * far, checkpoint/restore is the only feature that
   * requires that. And checkpoint/restore does not work
   * when a device driver is involved (you cannot easily
   * save and restore device driver state).
 */
  if (is_writable_device_private_entry(entry) &&
      is_cow_mapping(vm_flags)) {
   entry = make_readable_device_private_entry(
       swp_offset(entry));
   pte = swp_entry_to_pte(entry);
   if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
    pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
   set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
  }
 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
  /*
   * Make device exclusive entries present by restoring the
   * original entry then copying as for a present pte. Device
   * exclusive entries currently only support private writable
   * (ie. COW) mappings.
 */
  VM_BUG_ON(!is_cow_mapping(src_vma->vm_flags));
  if (try_restore_exclusive_pte(src_vma, addr, src_pte, orig_pte))
   return -EBUSY;
  return -ENOENT;
 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
  pte_marker marker = copy_pte_marker(entry, dst_vma);

  if (marker)
   set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte,
       make_pte_marker(marker));
  return 0;
 }
 if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
  pte = pte_swp_clear_uffd_wp(pte);
 set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
 return 0;
}

/*
 * Copy a present and normal page.
 *
 * NOTE! The usual case is that this isn't required;
 * instead, the caller can just increase the page refcount
 * and re-use the pte the traditional way.
 *
 * And if we need a pre-allocated page but don't yet have
 * one, return a negative error to let the preallocation
 * code know so that it can do so outside the page table
 * lock.
 */
static inline int
copy_present_page(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
    pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
    struct folio **prealloc, struct page *page)
{
 struct folio *new_folio;
 pte_t pte;

 new_folio = *prealloc;
 if (!new_folio)
  return -EAGAIN;

 /*
  * We have a prealloc page, all good!  Take it
  * over and copy the page & arm it.
 */

 if (copy_mc_user_highpage(&new_folio->page, page, addr, src_vma))
  return -EHWPOISON;

 *prealloc = NULL;
 __folio_mark_uptodate(new_folio);
 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, dst_vma, addr, RMAP_EXCLUSIVE);
 folio_add_lru_vma(new_folio, dst_vma);
 rss[MM_ANONPAGES]++;

 /* All done, just insert the new page copy in the child */
 pte = folio_mk_pte(new_folio, dst_vma->vm_page_prot);
 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), dst_vma);
 if (userfaultfd_pte_wp(dst_vma, ptep_get(src_pte)))
  /* Uffd-wp needs to be delivered to dest pte as well */
  pte = pte_mkuffd_wp(pte);
 set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
 return 0;
}

static __always_inline void __copy_present_ptes(struct vm_area_struct *dst_vma,
  struct vm_area_struct *src_vma, pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
  pte_t pte, unsigned long addr, int nr)
{
 struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;

 /* If it's a COW mapping, write protect it both processes. */
 if (is_cow_mapping(src_vma->vm_flags) && pte_write(pte)) {
  wrprotect_ptes(src_mm, addr, src_pte, nr);
  pte = pte_wrprotect(pte);
 }

 /* If it's a shared mapping, mark it clean in the child. */
 if (src_vma->vm_flags & VM_SHARED)
  pte = pte_mkclean(pte);
 pte = pte_mkold(pte);

 if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
  pte = pte_clear_uffd_wp(pte);

 set_ptes(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte, nr);
}

/*
 * Copy one present PTE, trying to batch-process subsequent PTEs that map
 * consecutive pages of the same folio by copying them as well.
 *
 * Returns -EAGAIN if one preallocated page is required to copy the next PTE.
 * Otherwise, returns the number of copied PTEs (at least 1).
 */
static inline int
copy_present_ptes(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
   pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, pte_t pte, unsigned long addr,
   int max_nr, int *rss, struct folio **prealloc)
{
 fpb_t flags = FPB_MERGE_WRITE;
 struct page *page;
 struct folio *folio;
 int err, nr;

 page = vm_normal_page(src_vma, addr, pte);
 if (unlikely(!page))
  goto copy_pte;

 folio = page_folio(page);

 /*
  * If we likely have to copy, just don't bother with batching. Make
  * sure that the common "small folio" case is as fast as possible
  * by keeping the batching logic separate.
 */
 if (unlikely(!*prealloc && folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
  if (!(src_vma->vm_flags & VM_SHARED))
   flags |= FPB_RESPECT_DIRTY;
  if (vma_soft_dirty_enabled(src_vma))
   flags |= FPB_RESPECT_SOFT_DIRTY;

  nr = folio_pte_batch_flags(folio, src_vma, src_pte, &pte, max_nr, flags);
  folio_ref_add(folio, nr);
  if (folio_test_anon(folio)) {
   if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_ptes(folio, page,
          nr, dst_vma, src_vma))) {
    folio_ref_sub(folio, nr);
    return -EAGAIN;
   }
   rss[MM_ANONPAGES] += nr;
   VM_WARN_ON_FOLIO(PageAnonExclusive(page), folio);
  } else {
   folio_dup_file_rmap_ptes(folio, page, nr, dst_vma);
   rss[mm_counter_file(folio)] += nr;
  }
  __copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte, pte,
        addr, nr);
  return nr;
 }

 folio_get(folio);
 if (folio_test_anon(folio)) {
  /*
   * If this page may have been pinned by the parent process,
   * copy the page immediately for the child so that we'll always
   * guarantee the pinned page won't be randomly replaced in the
   * future.
 */
  if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, dst_vma, src_vma))) {
   /* Page may be pinned, we have to copy. */
   folio_put(folio);
   err = copy_present_page(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
      addr, rss, prealloc, page);
   return err ? err : 1;
  }
  rss[MM_ANONPAGES]++;
  VM_WARN_ON_FOLIO(PageAnonExclusive(page), folio);
 } else {
  folio_dup_file_rmap_pte(folio, page, dst_vma);
  rss[mm_counter_file(folio)]++;
 }

copy_pte:
 __copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte, pte, addr, 1);
 return 1;
}

static inline struct folio *folio_prealloc(struct mm_struct *src_mm,
  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, bool need_zero)
{
 struct folio *new_folio;

 if (need_zero)
  new_folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, addr);
 else
  new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma, addr);

 if (!new_folio)
  return NULL;

 if (mem_cgroup_charge(new_folio, src_mm, GFP_KERNEL)) {
  folio_put(new_folio);
  return NULL;
 }
 folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);

 return new_folio;
}

static int
copy_pte_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
        pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
        unsigned long end)
{
 struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
 pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
 pte_t *src_pte, *dst_pte;
 pmd_t dummy_pmdval;
 pte_t ptent;
 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
 int progress, max_nr, ret = 0;
 int rss[NR_MM_COUNTERS];
 swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
 struct folio *prealloc = NULL;
 int nr;

again:
 progress = 0;
 init_rss_vec(rss);

 /*
  * copy_pmd_range()'s prior pmd_none_or_clear_bad(src_pmd), and the
  * error handling here, assume that exclusive mmap_lock on dst and src
  * protects anon from unexpected THP transitions; with shmem and file
  * protected by mmap_lock-less collapse skipping areas with anon_vma
  * (whereas vma_needs_copy() skips areas without anon_vma).  A rework
  * can remove such assumptions later, but this is good enough for now.
 */
 dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
 if (!dst_pte) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 /*
  * We already hold the exclusive mmap_lock, the copy_pte_range() and
  * retract_page_tables() are using vma->anon_vma to be exclusive, so
  * the PTE page is stable, and there is no need to get pmdval and do
  * pmd_same() check.
 */
 src_pte = pte_offset_map_rw_nolock(src_mm, src_pmd, addr, &dummy_pmdval,
        &src_ptl);
 if (!src_pte) {
  pte_unmap_unlock(dst_pte, dst_ptl);
  /* ret == 0 */
  goto out;
 }
 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
 orig_src_pte = src_pte;
 orig_dst_pte = dst_pte;
 arch_enter_lazy_mmu_mode();

 do {
  nr = 1;

  /*
   * We are holding two locks at this point - either of them
   * could generate latencies in another task on another CPU.
 */
  if (progress >= 32) {
   progress = 0;
   if (need_resched() ||
       spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
    break;
  }
  ptent = ptep_get(src_pte);
  if (pte_none(ptent)) {
   progress++;
   continue;
  }
  if (unlikely(!pte_present(ptent))) {
   ret = copy_nonpresent_pte(dst_mm, src_mm,
        dst_pte, src_pte,
        dst_vma, src_vma,
        addr, rss);
   if (ret == -EIO) {
    entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
    break;
   } else if (ret == -EBUSY) {
    break;
   } else if (!ret) {
    progress += 8;
    continue;
   }
   ptent = ptep_get(src_pte);
   VM_WARN_ON_ONCE(!pte_present(ptent));

   /*
    * Device exclusive entry restored, continue by copying
    * the now present pte.
 */
   WARN_ON_ONCE(ret != -ENOENT);
  }
  /* copy_present_ptes() will clear `*prealloc' if consumed */
  max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
  ret = copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
     ptent, addr, max_nr, rss, &prealloc);
  /*
   * If we need a pre-allocated page for this pte, drop the
   * locks, allocate, and try again.
   * If copy failed due to hwpoison in source page, break out.
 */
  if (unlikely(ret == -EAGAIN || ret == -EHWPOISON))
   break;
  if (unlikely(prealloc)) {
   /*
    * pre-alloc page cannot be reused by next time so as
    * to strictly follow mempolicy (e.g., alloc_page_vma()
    * will allocate page according to address).  This
    * could only happen if one pinned pte changed.
 */
   folio_put(prealloc);
   prealloc = NULL;
  }
  nr = ret;
  progress += 8 * nr;
 } while (dst_pte += nr, src_pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr,
   addr != end);

 arch_leave_lazy_mmu_mode();
 pte_unmap_unlock(orig_src_pte, src_ptl);
 add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
 pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
 cond_resched();

 if (ret == -EIO) {
  VM_WARN_ON_ONCE(!entry.val);
  if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0) {
   ret = -ENOMEM;
   goto out;
  }
  entry.val = 0;
 } else if (ret == -EBUSY || unlikely(ret == -EHWPOISON)) {
  goto out;
 } else if (ret ==  -EAGAIN) {
  prealloc = folio_prealloc(src_mm, src_vma, addr, false);
  if (!prealloc)
   return -ENOMEM;
 } else if (ret < 0) {
  VM_WARN_ON_ONCE(1);
 }

 /* We've captured and resolved the error. Reset, try again. */
 ret = 0;

 if (addr != end)
  goto again;
out:
 if (unlikely(prealloc))
  folio_put(prealloc);
 return ret;
}

static inline int
copy_pmd_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
        pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
        unsigned long end)
{
 struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
 pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
 unsigned long next;

 dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
 if (!dst_pmd)
  return -ENOMEM;
 src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
 do {
  next = pmd_addr_end(addr, end);
  if (is_swap_pmd(*src_pmd) || pmd_trans_huge(*src_pmd)) {
   int err;
   VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE, src_vma);
   err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
         addr, dst_vma, src_vma);
   if (err == -ENOMEM)
    return -ENOMEM;
   if (!err)
    continue;
   /* fall through */
  }
  if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
   continue;
  if (copy_pte_range(dst_vma, src_vma, dst_pmd, src_pmd,
       addr, next))
   return -ENOMEM;
 } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
 return 0;
}

static inline int
copy_pud_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
        p4d_t *dst_p4d, p4d_t *src_p4d, unsigned long addr,
        unsigned long end)
{
 struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
 pud_t *src_pud, *dst_pud;
 unsigned long next;

 dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_p4d, addr);
 if (!dst_pud)
  return -ENOMEM;
 src_pud = pud_offset(src_p4d, addr);
 do {
  next = pud_addr_end(addr, end);
  if (pud_trans_huge(*src_pud)) {
   int err;

   VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PUD_SIZE, src_vma);
   err = copy_huge_pud(dst_mm, src_mm,
         dst_pud, src_pud, addr, src_vma);
   if (err == -ENOMEM)
    return -ENOMEM;
   if (!err)
    continue;
   /* fall through */
  }
  if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
   continue;
  if (copy_pmd_range(dst_vma, src_vma, dst_pud, src_pud,
       addr, next))
   return -ENOMEM;
 } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
 return 0;
}

static inline int
copy_p4d_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
        pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long addr,
        unsigned long end)
{
 struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 p4d_t *src_p4d, *dst_p4d;
 unsigned long next;

 dst_p4d = p4d_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
 if (!dst_p4d)
  return -ENOMEM;
 src_p4d = p4d_offset(src_pgd, addr);
 do {
  next = p4d_addr_end(addr, end);
  if (p4d_none_or_clear_bad(src_p4d))
   continue;
  if (copy_pud_range(dst_vma, src_vma, dst_p4d, src_p4d,
       addr, next))
   return -ENOMEM;
 } while (dst_p4d++, src_p4d++, addr = next, addr != end);
 return 0;
}

/*
 * Return true if the vma needs to copy the pgtable during this fork().  Return
 * false when we can speed up fork() by allowing lazy page faults later until
 * when the child accesses the memory range.
 */
static bool
vma_needs_copy(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
{
 /*
  * Always copy pgtables when dst_vma has uffd-wp enabled even if it's
  * file-backed (e.g. shmem). Because when uffd-wp is enabled, pgtable
  * contains uffd-wp protection information, that's something we can't
  * retrieve from page cache, and skip copying will lose those info.
 */
 if (userfaultfd_wp(dst_vma))
  return true;

 if (src_vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
  return true;

 if (src_vma->anon_vma)
  return true;

 /*
  * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.  Fork
  * becomes much lighter when there are big shared or private readonly
  * mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more efficient
  * than faulting.
 */
 return false;
}

int
copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
{
 pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
 unsigned long addr = src_vma->vm_start;
 unsigned long end = src_vma->vm_end;
 struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
 struct mmu_notifier_range range;
 unsigned long next;
 bool is_cow;
 int ret;

 if (!vma_needs_copy(dst_vma, src_vma))
  return 0;

 if (is_vm_hugetlb_page(src_vma))
  return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, dst_vma, src_vma);

 /*
  * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
  * there could be a permission downgrade on the ptes of the
  * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
  * is_cow_mapping() returns true.
 */
 is_cow = is_cow_mapping(src_vma->vm_flags);

 if (is_cow) {
  mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
     0, src_mm, addr, end);
  mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
  /*
   * Disabling preemption is not needed for the write side, as
   * the read side doesn't spin, but goes to the mmap_lock.
   *
   * Use the raw variant of the seqcount_t write API to avoid
   * lockdep complaining about preemptibility.
 */
  vma_assert_write_locked(src_vma);
  raw_write_seqcount_begin(&src_mm->write_protect_seq);
 }

 ret = 0;
 dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
 src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
 do {
  next = pgd_addr_end(addr, end);
  if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
   continue;
  if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
         addr, next))) {
   ret = -ENOMEM;
   break;
  }
 } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);

 if (is_cow) {
  raw_write_seqcount_end(&src_mm->write_protect_seq);
  mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 }
 return ret;
}

/* Whether we should zap all COWed (private) pages too */
static inline bool should_zap_cows(struct zap_details *details)
{
 /* By default, zap all pages */
 if (!details || details->reclaim_pt)
  return true;

 /* Or, we zap COWed pages only if the caller wants to */
 return details->even_cows;
}

/* Decides whether we should zap this folio with the folio pointer specified */
static inline bool should_zap_folio(struct zap_details *details,
        struct folio *folio)
{
 /* If we can make a decision without *folio.. */
 if (should_zap_cows(details))
  return true;

 /* Otherwise we should only zap non-anon folios */
 return !folio_test_anon(folio);
}

static inline bool zap_drop_markers(struct zap_details *details)
{
 if (!details)
  return false;

 return details->zap_flags & ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
}

/*
 * This function makes sure that we'll replace the none pte with an uffd-wp
 * swap special pte marker when necessary. Must be with the pgtable lock held.
 *
 * Returns true if uffd-wp ptes was installed, false otherwise.
 */
static inline bool
zap_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma,
         unsigned long addr, pte_t *pte, int nr,
         struct zap_details *details, pte_t pteval)
{
 bool was_installed = false;

#ifdef CONFIG_PTE_MARKER_UFFD_WP
 /* Zap on anonymous always means dropping everything */
 if (vma_is_anonymous(vma))
  return false;

 if (zap_drop_markers(details))
  return false;

 for (;;) {
  /* the PFN in the PTE is irrelevant. */
  if (pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, pteval))
   was_installed = true;
  if (--nr == 0)
   break;
  pte++;
  addr += PAGE_SIZE;
 }
#endif
 return was_installed;
}

static __always_inline void zap_present_folio_ptes(struct mmu_gather *tlb,
  struct vm_area_struct *vma, struct folio *folio,
  struct page *page, pte_t *pte, pte_t ptent, unsigned int nr,
  unsigned long addr, struct zap_details *details, int *rss,
  bool *force_flush, bool *force_break, bool *any_skipped)
{
 struct mm_struct *mm = tlb->mm;
 bool delay_rmap = false;

 if (!folio_test_anon(folio)) {
  ptent = get_and_clear_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
  if (pte_dirty(ptent)) {
   folio_mark_dirty(folio);
   if (tlb_delay_rmap(tlb)) {
    delay_rmap = true;
    *force_flush = true;
   }
  }
  if (pte_young(ptent) && likely(vma_has_recency(vma)))
   folio_mark_accessed(folio);
  rss[mm_counter(folio)] -= nr;
 } else {
  /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
  clear_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
  rss[MM_ANONPAGES] -= nr;
 }
 /* Checking a single PTE in a batch is sufficient. */
 arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
 tlb_remove_tlb_entries(tlb, pte, nr, addr);
 if (unlikely(userfaultfd_pte_wp(vma, ptent)))
  *any_skipped = zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte,
            nr, details, ptent);

 if (!delay_rmap) {
  folio_remove_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);

  if (unlikely(folio_mapcount(folio) < 0))
   print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
 }
 if (unlikely(__tlb_remove_folio_pages(tlb, page, nr, delay_rmap))) {
  *force_flush = true;
  *force_break = true;
 }
}

/*
 * Zap or skip at least one present PTE, trying to batch-process subsequent
 * PTEs that map consecutive pages of the same folio.
 *
 * Returns the number of processed (skipped or zapped) PTEs (at least 1).
 */
static inline int zap_present_ptes(struct mmu_gather *tlb,
  struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte, pte_t ptent,
  unsigned int max_nr, unsigned long addr,
  struct zap_details *details, int *rss, bool *force_flush,
  bool *force_break, bool *any_skipped)
{
 struct mm_struct *mm = tlb->mm;
 struct folio *folio;
 struct page *page;
 int nr;

 page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
 if (!page) {
  /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
  ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
  arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
  tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
  if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptent))
   *any_skipped = zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr,
      pte, 1, details, ptent);
  ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
  return 1;
 }

 folio = page_folio(page);
 if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio))) {
  *any_skipped = true;
  return 1;
 }

 /*
  * Make sure that the common "small folio" case is as fast as possible
  * by keeping the batching logic separate.
 */
 if (unlikely(folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
  nr = folio_pte_batch(folio, pte, ptent, max_nr);
  zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, nr,
           addr, details, rss, force_flush,
           force_break, any_skipped);
  return nr;
 }
 zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, 1, addr,
          details, rss, force_flush, force_break, any_skipped);
 return 1;
}

static inline int zap_nonpresent_ptes(struct mmu_gather *tlb,
  struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte, pte_t ptent,
  unsigned int max_nr, unsigned long addr,
  struct zap_details *details, int *rss, bool *any_skipped)
{
 swp_entry_t entry;
 int nr = 1;

 *any_skipped = true;
 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
 if (is_device_private_entry(entry) ||
  is_device_exclusive_entry(entry)) {
  struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
  struct folio *folio = page_folio(page);

  if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
   return 1;
  /*
   * Both device private/exclusive mappings should only
   * work with anonymous page so far, so we don't need to
   * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
   * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
 */
  WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
  rss[mm_counter(folio)]--;
  folio_remove_rmap_pte(folio, page, vma);
  folio_put(folio);
 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
  /* Genuine swap entries, hence a private anon pages */
  if (!should_zap_cows(details))
   return 1;

  nr = swap_pte_batch(pte, max_nr, ptent);
  rss[MM_SWAPENTS] -= nr;
  free_swap_and_cache_nr(entry, nr);
 } else if (is_migration_entry(entry)) {
  struct folio *folio = pfn_swap_entry_folio(entry);

  if (!should_zap_folio(details, folio))
   return 1;
  rss[mm_counter(folio)]--;
 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
  /*
   * For anon: always drop the marker; for file: only
   * drop the marker if explicitly requested.
 */
  if (!vma_is_anonymous(vma) && !zap_drop_markers(details))
   return 1;
 } else if (is_guard_swp_entry(entry)) {
  /*
   * Ordinary zapping should not remove guard PTE
   * markers. Only do so if we should remove PTE markers
   * in general.
 */
  if (!zap_drop_markers(details))
   return 1;
 } else if (is_hwpoison_entry(entry) || is_poisoned_swp_entry(entry)) {
  if (!should_zap_cows(details))
   return 1;
 } else {
  /* We should have covered all the swap entry types */
  pr_alert("unrecognized swap entry 0x%lx\n", entry.val);
  WARN_ON_ONCE(1);
 }
 clear_not_present_full_ptes(vma->vm_mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
 *any_skipped = zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, nr, details, ptent);

 return nr;
}

static inline int do_zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
       struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
       unsigned long addr, unsigned long end,
       struct zap_details *details, int *rss,
       bool *force_flush, bool *force_break,
       bool *any_skipped)
{
 pte_t ptent = ptep_get(pte);
 int max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
 int nr = 0;

 /* Skip all consecutive none ptes */
 if (pte_none(ptent)) {
  for (nr = 1; nr < max_nr; nr++) {
   ptent = ptep_get(pte + nr);
   if (!pte_none(ptent))
    break;
  }
  max_nr -= nr;
  if (!max_nr)
   return nr;
  pte += nr;
  addr += nr * PAGE_SIZE;
 }

 if (pte_present(ptent))
  nr += zap_present_ptes(tlb, vma, pte, ptent, max_nr, addr,
           details, rss, force_flush, force_break,
           any_skipped);
 else
  nr += zap_nonpresent_ptes(tlb, vma, pte, ptent, max_nr, addr,
       details, rss, any_skipped);

 return nr;
}

static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
    struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    struct zap_details *details)
{
 bool force_flush = false, force_break = false;
 struct mm_struct *mm = tlb->mm;
 int rss[NR_MM_COUNTERS];
 spinlock_t *ptl;
 pte_t *start_pte;
 pte_t *pte;
 pmd_t pmdval;
 unsigned long start = addr;
 bool can_reclaim_pt = reclaim_pt_is_enabled(start, end, details);
 bool direct_reclaim = true;
 int nr;

retry:
 tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
 init_rss_vec(rss);
 start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
 if (!pte)
  return addr;

 flush_tlb_batched_pending(mm);
 arch_enter_lazy_mmu_mode();
 do {
  bool any_skipped = false;

  if (need_resched()) {
   direct_reclaim = false;
   break;
  }

  nr = do_zap_pte_range(tlb, vma, pte, addr, end, details, rss,
          &force_flush, &force_break, &any_skipped);
  if (any_skipped)
   can_reclaim_pt = false;
  if (unlikely(force_break)) {
   addr += nr * PAGE_SIZE;
   direct_reclaim = false;
   break;
  }
 } while (pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr, addr != end);

 /*
  * Fast path: try to hold the pmd lock and unmap the PTE page.
  *
  * If the pte lock was released midway (retry case), or if the attempt
  * to hold the pmd lock failed, then we need to recheck all pte entries
  * to ensure they are still none, thereby preventing the pte entries
  * from being repopulated by another thread.
 */
 if (can_reclaim_pt && direct_reclaim && addr == end)
  direct_reclaim = try_get_and_clear_pmd(mm, pmd, &pmdval);

 add_mm_rss_vec(mm, rss);
 arch_leave_lazy_mmu_mode();

 /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
 if (force_flush) {
  tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
  tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
 }
 pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);

 /*
  * If we forced a TLB flush (either due to running out of
  * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
  * entries before releasing the ptl), free the batched
  * memory too. Come back again if we didn't do everything.
 */
 if (force_flush)
  tlb_flush_mmu(tlb);

 if (addr != end) {
  cond_resched();
  force_flush = false;
  force_break = false;
  goto retry;
 }

 if (can_reclaim_pt) {
  if (direct_reclaim)
   free_pte(mm, start, tlb, pmdval);
  else
   try_to_free_pte(mm, pmd, start, tlb);
 }

 return addr;
}

static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
    struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    struct zap_details *details)
{
 pmd_t *pmd;
 unsigned long next;

 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 do {
  next = pmd_addr_end(addr, end);
  if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd)) {
   if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
    __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false);
   else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
    addr = next;
    continue;
   }
   /* fall through */
  } else if (details && details->single_folio &&
      folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
      next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
   spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
   /*
    * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
    * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
    * but not yet decremented compound_mapcount().
 */
   spin_unlock(ptl);
  }
  if (pmd_none(*pmd)) {
   addr = next;
   continue;
  }
  addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
  if (addr != next)
   pmd--;
 } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);

 return addr;
}

static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
    struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    struct zap_details *details)
{
 pud_t *pud;
 unsigned long next;

 pud = pud_offset(p4d, addr);
 do {
  next = pud_addr_end(addr, end);
  if (pud_trans_huge(*pud)) {
   if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
    mmap_assert_locked(tlb->mm);
    split_huge_pud(vma, pud, addr);
   } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
    goto next;
   /* fall through */
  }
  if (pud_none_or_clear_bad(pud))
   continue;
  next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
next:
  cond_resched();
 } while (pud++, addr = next, addr != end);

 return addr;
}

static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
    struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
    unsigned long addr, unsigned long end,
    struct zap_details *details)
{
 p4d_t *p4d;
 unsigned long next;

 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 do {
  next = p4d_addr_end(addr, end);
  if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
   continue;
  next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
 } while (p4d++, addr = next, addr != end);

 return addr;
}

void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
        struct vm_area_struct *vma,
        unsigned long addr, unsigned long end,
        struct zap_details *details)
{
 pgd_t *pgd;
 unsigned long next;

 BUG_ON(addr >= end);
 tlb_start_vma(tlb, vma);
 pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
 do {
  next = pgd_addr_end(addr, end);
  if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
   continue;
  next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
 } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 tlb_end_vma(tlb, vma);
}


static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
  struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
  unsigned long end_addr,
  struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
{
 unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
 unsigned long end;

 if (start >= vma->vm_end)
  return;
 end = min(vma->vm_end, end_addr);
 if (end <= vma->vm_start)
  return;

 if (vma->vm_file)
  uprobe_munmap(vma, start, end);

 if (start != end) {
  if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
   /*
    * It is undesirable to test vma->vm_file as it
    * should be non-null for valid hugetlb area.
    * However, vm_file will be NULL in the error
    * cleanup path of mmap_region. When
    * hugetlbfs ->mmap method fails,
    * mmap_region() nullifies vma->vm_file
    * before calling this function to clean up.
    * Since no pte has actually been setup, it is
    * safe to do nothing in this case.
 */
   if (vma->vm_file) {
    zap_flags_t zap_flags = details ?
        details->zap_flags : 0;
    __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end,
            NULL, zap_flags);
   }
  } else
   unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
 }
}

/**
 * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
 * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
 * @mas: the maple state
 * @vma: the starting vma
 * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
 * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
 * @tree_end: The maximum index to check
 * @mm_wr_locked: lock flag
 *
 * Unmap all pages in the vma list.
 *
 * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
 *
 * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
 *
 * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
 * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
 * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
 * drops the lock and schedules.
 */
void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
  struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
  unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
  bool mm_wr_locked)
{
 struct mmu_notifier_range range;
 struct zap_details details = {
  .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
  /* Careful - we need to zap private pages too! */
  .even_cows = true,
 };

 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
    start_addr, end_addr);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 do {
  unsigned long start = start_addr;
  unsigned long end = end_addr;
  hugetlb_zap_begin(vma, &start, &end);
  unmap_single_vma(tlb, vma, start, end, &details,
     mm_wr_locked);
  hugetlb_zap_end(vma, &details);
  vma = mas_find(mas, tree_end - 1);
 } while (vma && likely(!xa_is_zero(vma)));
 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
}

/**
 * zap_page_range_single_batched - remove user pages in a given range
 * @tlb: pointer to the caller's struct mmu_gather
 * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
 * @address: starting address of pages to remove
 * @size: number of bytes to remove
 * @details: details of shared cache invalidation
 *
 * @tlb shouldn't be NULL.  The range must fit into one VMA.  If @vma is for
 * hugetlb, @tlb is flushed and re-initialized by this function.
 */
void zap_page_range_single_batched(struct mmu_gather *tlb,
  struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  unsigned long size, struct zap_details *details)
{
 const unsigned long end = address + size;
 struct mmu_notifier_range range;

 VM_WARN_ON_ONCE(!tlb || tlb->mm != vma->vm_mm);

 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
    address, end);
 hugetlb_zap_begin(vma, &range.start, &range.end);
 update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 /*
  * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
  * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
 */
 unmap_single_vma(tlb, vma, address, end, details, false);
 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
  /*
   * flush tlb and free resources before hugetlb_zap_end(), to
   * avoid concurrent page faults' allocation failure.
 */
  tlb_finish_mmu(tlb);
  hugetlb_zap_end(vma, details);
  tlb_gather_mmu(tlb, vma->vm_mm);
 }
}

/**
 * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
 * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
 * @address: starting address of pages to zap
 * @size: number of bytes to zap
 * @details: details of shared cache invalidation
 *
 * The range must fit into one VMA.
 */
void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  unsigned long size, struct zap_details *details)
{
 struct mmu_gather tlb;

 tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
 zap_page_range_single_batched(&tlb, vma, address, size, details);
 tlb_finish_mmu(&tlb);
}

/**
 * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
 * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
 * @address: starting address of pages to zap
 * @size: number of bytes to zap
 *
 * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
 *
 * The entire address range must be fully contained within the vma.
 *
 */
void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  unsigned long size)
{
 if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
       !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
  return;

 zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);

static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
{
 pgd_t *pgd;
 p4d_t *p4d;
 pud_t *pud;
 pmd_t *pmd;

 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
 if (!p4d)
  return NULL;
 pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
 if (!pud)
  return NULL;
 pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
 if (!pmd)
  return NULL;

 VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
 return pmd;
}

pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
   spinlock_t **ptl)
{
 pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);

 if (!pmd)
  return NULL;
 return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
}

static bool vm_mixed_zeropage_allowed(struct vm_area_struct *vma)
{
 VM_WARN_ON_ONCE(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
 /*
  * Whoever wants to forbid the zeropage after some zeropages
  * might already have been mapped has to scan the page tables and
  * bail out on any zeropages. Zeropages in COW mappings can
  * be unshared using FAULT_FLAG_UNSHARE faults.
 */
 if (mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm))
  return false;
 /* zeropages in COW mappings are common and unproblematic. */
 if (is_cow_mapping(vma->vm_flags))
  return true;
 /* Mappings that do not allow for writable PTEs are unproblematic. */
 if (!(vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_MAYWRITE)))
  return true;
 /*
  * Why not allow any VMA that has vm_ops->pfn_mkwrite? GUP could
  * find the shared zeropage and longterm-pin it, which would
  * be problematic as soon as the zeropage gets replaced by a different
  * page due to vma->vm_ops->pfn_mkwrite, because what's mapped would
  * now differ to what GUP looked up. FSDAX is incompatible to
  * FOLL_LONGTERM and VM_IO is incompatible to GUP completely (see
  * check_vma_flags).
 */
 return vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite &&
        (vma_is_fsdax(vma) || vma->vm_flags & VM_IO);
}

static int validate_page_before_insert(struct vm_area_struct *vma,
           struct page *page)
{
 struct folio *folio = page_folio(page);

 if (!folio_ref_count(folio))
  return -EINVAL;
 if (unlikely(is_zero_folio(folio))) {
  if (!vm_mixed_zeropage_allowed(vma))
   return -EINVAL;
  return 0;
 }
 if (folio_test_anon(folio) || folio_test_slab(folio) ||
     page_has_type(page))
  return -EINVAL;
 flush_dcache_folio(folio);
 return 0;
}

static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
    unsigned long addr, struct page *page,
    pgprot_t prot, bool mkwrite)
{
 struct folio *folio = page_folio(page);
 pte_t pteval = ptep_get(pte);

 if (!pte_none(pteval)) {
  if (!mkwrite)
   return -EBUSY;

  /* see insert_pfn(). */
  if (pte_pfn(pteval) != page_to_pfn(page)) {
   WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(pteval)));
   return -EFAULT;
  }
  pteval = maybe_mkwrite(pteval, vma);
  pteval = pte_mkyoung(pteval);
  if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, pteval, 1))
   update_mmu_cache(vma, addr, pte);
  return 0;
 }

 /* Ok, finally just insert the thing.. */
 pteval = mk_pte(page, prot);
 if (unlikely(is_zero_folio(folio))) {
  pteval = pte_mkspecial(pteval);
 } else {
  folio_get(folio);
  pteval = mk_pte(page, prot);
  if (mkwrite) {
   pteval = pte_mkyoung(pteval);
   pteval = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pteval), vma);
  }
  inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio));
  folio_add_file_rmap_pte(folio, page, vma);
 }
 set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, pteval);
 return 0;
}

static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   struct page *page, pgprot_t prot, bool mkwrite)
{
 int retval;
 pte_t *pte;
 spinlock_t *ptl;

 retval = validate_page_before_insert(vma, page);
 if (retval)
  goto out;
 retval = -ENOMEM;
 pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
 if (!pte)
  goto out;
 retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot,
     mkwrite);
 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
out:
 return retval;
}

static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
   unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
{
 int err;

 err = validate_page_before_insert(vma, page);
 if (err)
  return err;
 return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot, false);
}

/* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
 * when inserting pages in a loop.
 */
static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
{
 pmd_t *pmd = NULL;
 pte_t *start_pte, *pte;
 spinlock_t *pte_lock;
 struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
 unsigned long curr_page_idx = 0;
 unsigned long remaining_pages_total = *num;
 unsigned long pages_to_write_in_pmd;
 int ret;
more:
 ret = -EFAULT;
 pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
 if (!pmd)
  goto out;

 pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
  remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));

 /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
 ret = -ENOMEM;
 if (pte_alloc(mm, pmd))
  goto out;

 while (pages_to_write_in_pmd) {
  int pte_idx = 0;
  const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);

  start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
  if (!start_pte) {
   ret = -EFAULT;
   goto out;
  }
  for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
   int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
    addr, pages[curr_page_idx], prot);
   if (unlikely(err)) {
    pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
    ret = err;
    remaining_pages_total -= pte_idx;
    goto out;
   }
   addr += PAGE_SIZE;
   ++curr_page_idx;
  }
  pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
  pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
  remaining_pages_total -= batch_size;
 }
 if (remaining_pages_total)
  goto more;
 ret = 0;
out:
 *num = remaining_pages_total;
 return ret;
}

/**
 * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
 * @vma: user vma to map to
 * @addr: target start user address of these pages
 * @pages: source kernel pages
 * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
 * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
 *
 * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
 *
 * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
 * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
 *
 * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
 */
int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   struct page **pages, unsigned long *num)
{
 const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;

 if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
  return -EFAULT;
 if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
  BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
  BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
  vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
 }
 /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
 return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
}
EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);

/**
 * vm_insert_page - insert single page into user vma
 * @vma: user vma to map to
 * @addr: target user address of this page
 * @page: source kernel page
 *
 * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
 * into a user vma. The zeropage is supported in some VMAs,
 * see vm_mixed_zeropage_allowed().
 *
 * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
 * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
 * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
 * (see split_page()).
 *
 * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
 * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
 * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
 * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
 * ask for a shared writable mapping!
 *
 * The page does not need to be reserved.
 *
 * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
 * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
 * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
 * function from other places, for example from page-fault handler.
 *
 * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
 */
int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   struct page *page)
{
 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return -EFAULT;
 if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
  BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
  BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
  vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
 }
 return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot, false);
}
EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);

/*
 * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
 * @vma: user vma to map to
 * @pages: pointer to array of source kernel pages
 * @num: number of pages in page array
 * @offset: user's requested vm_pgoff
 *
 * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
 * The zeropage is supported in some VMAs, see
 * vm_mixed_zeropage_allowed().
 *
 * Return: 0 on success and error code otherwise.
 */
static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
    unsigned long num, unsigned long offset)
{
 unsigned long count = vma_pages(vma);
 unsigned long uaddr = vma->vm_start;
 int ret, i;

 /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
 if (offset >= num)
  return -ENXIO;

 /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
 if (count > num - offset)
  return -ENXIO;

 for (i = 0; i < count; i++) {
  ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
  if (ret < 0)
   return ret;
  uaddr += PAGE_SIZE;
 }

 return 0;
}

/**
 * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
 * @vma: user vma to map to
 * @pages: pointer to array of source kernel pages
 * @num: number of pages in page array
 *
 * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
 * requested vm_pgoff
 *
 * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
 * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
 * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
 * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
 * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
 *
 * Context: Process context. Called by mmap handlers.
 * Return: 0 on success and error code otherwise.
 */
int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
    unsigned long num)
{
 return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
}
EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);

/**
 * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
 * @vma: user vma to map to
 * @pages: pointer to array of source kernel pages
 * @num: number of pages in page array
 *
 * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
 * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
 * vm_pgoff.
 *
 * Context: Process context. Called by mmap handlers.
 * Return: 0 on success and error code otherwise.
 */
int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
    unsigned long num)
{
 return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
}
EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);

static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   unsigned long pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
{
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 pte_t *pte, entry;
 spinlock_t *ptl;

 pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
 if (!pte)
  return VM_FAULT_OOM;
 entry = ptep_get(pte);
 if (!pte_none(entry)) {
  if (mkwrite) {
   /*
    * For read faults on private mappings the PFN passed
    * in may not match the PFN we have mapped if the
    * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
    * case we are creating a writable PTE for a shared
    * mapping and we expect the PFNs to match. If they
    * don't match, we are likely racing with block
    * allocation and mapping invalidation so just skip the
    * update.
 */
   if (pte_pfn(entry) != pfn) {
    WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
    goto out_unlock;
   }
   entry = pte_mkyoung(entry);
   entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
   if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
    update_mmu_cache(vma, addr, pte);
  }
  goto out_unlock;
 }

 /* Ok, finally just insert the thing.. */
 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot));

 if (mkwrite) {
  entry = pte_mkyoung(entry);
  entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
 }

 set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
 update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */

out_unlock:
 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 return VM_FAULT_NOPAGE;
}

/**
 * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
 * @vma: user vma to map to
 * @addr: target user address of this page
 * @pfn: source kernel pfn
 * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
 *
 * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
 * to override pgprot on a per-page basis.
 *
 * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
 * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
 * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
 * impractical.
 *
 * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
 * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
 * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
 *
 * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
 * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
 * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
 * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
 * if needed. (See for example mprotect()).
 *
 * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
 * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
 * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
 * of COW.
 *
 * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
 * Return: vm_fault_t value.
 */
vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
{
 /*
  * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
  * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
  * consistency in testing and feature parity among all, so we should
  * try to keep these invariants in place for everybody.
 */
 BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
 BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
      (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
 BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
 BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));

 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 pfnmap_setup_cachemode_pfn(pfn, &pgprot);

 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, false);
}
EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);

/**
 * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
 * @vma: user vma to map to
 * @addr: target user address of this page
 * @pfn: source kernel pfn
 *
 * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
 * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
 *
 * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
 * in that case the handler should return the result of this function.
 *
 * vma cannot be a COW mapping.
 *
 * As this is called only for pages that do not currently exist, we
 * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
 *
 * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
 * Return: vm_fault_t value.
 */
vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   unsigned long pfn)
{
 return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
}
EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);

static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, unsigned long pfn,
   bool mkwrite)
{
 if (unlikely(is_zero_pfn(pfn)) &&
     (mkwrite || !vm_mixed_zeropage_allowed(vma)))
  return false;
 /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
  return true;
 if (is_zero_pfn(pfn))
  return true;
 return false;
}

static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long addr, unsigned long pfn, bool mkwrite)
{
 pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
 int err;

 if (!vm_mixed_ok(vma, pfn, mkwrite))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 pfnmap_setup_cachemode_pfn(pfn, &pgprot);

 if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 /*
  * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
  * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
  * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
  * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
  * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
 */
 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) && pfn_valid(pfn)) {
  struct page *page;

  /*
   * At this point we are committed to insert_page()
   * regardless of whether the caller specified flags that
   * result in pfn_t_has_page() == false.
 */
  page = pfn_to_page(pfn);
  err = insert_page(vma, addr, page, pgprot, mkwrite);
 } else {
  return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
 }

 if (err == -ENOMEM)
  return VM_FAULT_OOM;
 if (err < 0 && err != -EBUSY)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}

vm_fault_t vmf_insert_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
   bool write)
{
 pgprot_t pgprot = vmf->vma->vm_page_prot;
 unsigned long addr = vmf->address;
 int err;

 if (addr < vmf->vma->vm_start || addr >= vmf->vma->vm_end)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 err = insert_page(vmf->vma, addr, page, pgprot, write);
 if (err == -ENOMEM)
  return VM_FAULT_OOM;
 if (err < 0 && err != -EBUSY)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 return VM_FAULT_NOPAGE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmf_insert_page_mkwrite);

vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
  unsigned long pfn)
{
 return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
}
EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);

/*
 *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
 *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
 *  the same entry was actually inserted.
 */
vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long addr, unsigned long pfn)
{
 return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
}

/*
 * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
 * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
 * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
 */
static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
   unsigned long addr, unsigned long end,
   unsigned long pfn, pgprot_t prot)
{
 pte_t *pte, *mapped_pte;
 spinlock_t *ptl;
 int err = 0;

 mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
 if (!pte)
  return -ENOMEM;
 arch_enter_lazy_mmu_mode();
 do {
  BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
  if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
   err = -EACCES;
   break;
  }
  set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
  pfn++;
 } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 arch_leave_lazy_mmu_mode();
 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
 return err;
}

static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
   unsigned long addr, unsigned long end,
   unsigned long pfn, pgprot_t prot)
{
 pmd_t *pmd;
 unsigned long next;
 int err;

 pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
 pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
 if (!pmd)
  return -ENOMEM;
 VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
 do {
  next = pmd_addr_end(addr, end);
  err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
    pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
  if (err)
   return err;
 } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 return 0;
}

static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
   unsigned long addr, unsigned long end,
   unsigned long pfn, pgprot_t prot)
{
 pud_t *pud;
 unsigned long next;
 int err;

 pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
 pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
 if (!pud)
  return -ENOMEM;
 do {
  next = pud_addr_end(addr, end);
  err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
    pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
  if (err)
   return err;
 } while (pud++, addr = next, addr != end);
 return 0;
}

static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
   unsigned long addr, unsigned long end,
   unsigned long pfn, pgprot_t prot)
{
 p4d_t *p4d;
 unsigned long next;
 int err;

 pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
 p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
 if (!p4d)
  return -ENOMEM;
 do {
  next = p4d_addr_end(addr, end);
  err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
    pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
  if (err)
   return err;
 } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 return 0;
}

static int remap_pfn_range_internal(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
  unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
{
 pgd_t *pgd;
 unsigned long next;
 unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 int err;

 if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
  return -EINVAL;

 /*
  * Physically remapped pages are special. Tell the
  * rest of the world about it:
  *   VM_IO tells people not to look at these pages
  * (accesses can have side effects).
  *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
  * raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
  * with them.
  *   VM_DONTEXPAND
  *      Disable vma merging and expanding with mremap().
  *   VM_DONTDUMP
  *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
  *
  * There's a horrible special case to handle copy-on-write
  * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
  * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
  * See vm_normal_page() for details.
 */
 if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
  if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
   return -EINVAL;
  vma->vm_pgoff = pfn;
 }

 vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);

 BUG_ON(addr >= end);
 pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 flush_cache_range(vma, addr, end);
 do {
  next = pgd_addr_end(addr, end);
  err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
    pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
  if (err)
   return err;
 } while (pgd++, addr = next, addr != end);

 return 0;
}

/*
 * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
 * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
 */
int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
  unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
{
 int error = remap_pfn_range_internal(vma, addr, pfn, size, prot);

 if (!error)
  return 0;

 /*
  * A partial pfn range mapping is dangerous: it does not
  * maintain page reference counts, and callers may free
  * pages due to the error. So zap it early.
 */
 zap_page_range_single(vma, addr, size, NULL);
 return error;
}

#ifdef __HAVE_PFNMAP_TRACKING
static inline struct pfnmap_track_ctx *pfnmap_track_ctx_alloc(unsigned long pfn,
  unsigned long size, pgprot_t *prot)
{
 struct pfnmap_track_ctx *ctx;

 if (pfnmap_track(pfn, size, prot))
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 ctx = kmalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
 if (unlikely(!ctx)) {
  pfnmap_untrack(pfn, size);
  return ERR_PTR(-ENOMEM);
 }

 ctx->pfn = pfn;
 ctx->size = size;
 kref_init(&ctx->kref);
 return ctx;
}

void pfnmap_track_ctx_release(struct kref *ref)
{
 struct pfnmap_track_ctx *ctx = container_of(ref, struct pfnmap_track_ctx, kref);

 pfnmap_untrack(ctx->pfn, ctx->size);
 kfree(ctx);
}
#endif /* __HAVE_PFNMAP_TRACKING */

/**
 * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
 * @vma: user vma to map to
 * @addr: target page aligned user address to start at
 * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
 * @size: size of mapping area
 * @prot: page protection flags for this mapping
 *
 * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
 *
 * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
 */
#ifdef __HAVE_PFNMAP_TRACKING
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
      unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
{
 struct pfnmap_track_ctx *ctx = NULL;
 int err;

 size = PAGE_ALIGN(size);

 /*
  * If we cover the full VMA, we'll perform actual tracking, and
  * remember to untrack when the last reference to our tracking
  * context from a VMA goes away. We'll keep tracking the whole pfn
  * range even during VMA splits and partial unmapping.
  *
  * If we only cover parts of the VMA, we'll only setup the cachemode
  * in the pgprot for the pfn range.
 */
 if (addr == vma->vm_start && addr + size == vma->vm_end) {
  if (vma->pfnmap_track_ctx)
   return -EINVAL;
  ctx = pfnmap_track_ctx_alloc(pfn, size, &prot);
  if (IS_ERR(ctx))
   return PTR_ERR(ctx);
 } else if (pfnmap_setup_cachemode(pfn, size, &prot)) {
  return -EINVAL;
 }

 err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
 if (ctx) {
  if (err)
   kref_put(&ctx->kref, pfnmap_track_ctx_release);
  else
   vma->pfnmap_track_ctx = ctx;
 }
 return err;
}

#else
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
      unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
{
 return remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
}
#endif
EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);

/**
 * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
 * @vma: user vma to map to
 * @start: start of the physical memory to be mapped
 * @len: size of area
 *
 * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
 * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
 * we'll figure out the rest from the vma information.
 *
 * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
 * whatever write-combining details or similar.
 *
 * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
 */
int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
{
 unsigned long vm_len, pfn, pages;

 /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
 if (start + len < start)
  return -EINVAL;
 /*
  * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
  * but we've historically allowed it because IO memory might
  * just have smaller alignment.
 */
 len += start & ~PAGE_MASK;
 pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 if (pfn + pages < pfn)
  return -EINVAL;

 /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
 if (vma->vm_pgoff > pages)
  return -EINVAL;
 pfn += vma->vm_pgoff;
 pages -= vma->vm_pgoff;

 /* Can we fit all of the mapping? */
 vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
 if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
  return -EINVAL;

 /* Ok, let it rip */
 return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
}
EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);

static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
         unsigned long addr, unsigned long end,
         pte_fn_t fn, void *data, bool create,
         pgtbl_mod_mask *mask)
{
 pte_t *pte, *mapped_pte;
 int err = 0;
 spinlock_t *ptl;

 if (create) {
  mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
   pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
   pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
  if (!pte)
   return -ENOMEM;
 } else {
  mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
   pte_offset_kernel(pmd, addr) :
   pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
  if (!pte)
   return -EINVAL;
 }

 arch_enter_lazy_mmu_mode();

 if (fn) {
  do {
   if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
    err = fn(pte, addr, data);
    if (err)
     break;
   }
  } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 }
 *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;

 arch_leave_lazy_mmu_mode();

 if (mm != &init_mm)
  pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
 return err;
}

static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
         unsigned long addr, unsigned long end,
         pte_fn_t fn, void *data, bool create,
         pgtbl_mod_mask *mask)
{
 pmd_t *pmd;
 unsigned long next;
 int err = 0;

 BUG_ON(pud_leaf(*pud));

 if (create) {
  pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
  if (!pmd)
   return -ENOMEM;
 } else {
  pmd = pmd_offset(pud, addr);
 }
 do {
  next = pmd_addr_end(addr, end);
  if (pmd_none(*pmd) && !create)
   continue;
  if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
   return -EINVAL;
  if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
   if (!create)
    continue;
   pmd_clear_bad(pmd);
  }
  err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
      fn, data, create, mask);
  if (err)
   break;
 } while (pmd++, addr = next, addr != end);

 return err;
}

static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
         unsigned long addr, unsigned long end,
         pte_fn_t fn, void *data, bool create,
         pgtbl_mod_mask *mask)
{
 pud_t *pud;
 unsigned long next;
 int err = 0;

 if (create) {
  pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
  if (!pud)
   return -ENOMEM;
 } else {
  pud = pud_offset(p4d, addr);
 }
 do {
  next = pud_addr_end(addr, end);
  if (pud_none(*pud) && !create)
   continue;
  if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
   return -EINVAL;
  if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
   if (!create)
    continue;
   pud_clear_bad(pud);
  }
  err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
      fn, data, create, mask);
  if (err)
   break;
 } while (pud++, addr = next, addr != end);

 return err;
}

static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
         unsigned long addr, unsigned long end,
         pte_fn_t fn, void *data, bool create,
         pgtbl_mod_mask *mask)
{
 p4d_t *p4d;
 unsigned long next;
 int err = 0;

 if (create) {
  p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
  if (!p4d)
   return -ENOMEM;
 } else {
  p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 }
 do {
  next = p4d_addr_end(addr, end);
  if (p4d_none(*p4d) && !create)
   continue;
  if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
   return -EINVAL;
  if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
   if (!create)
    continue;
   p4d_clear_bad(p4d);
  }
  err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
      fn, data, create, mask);
  if (err)
   break;
 } while (p4d++, addr = next, addr != end);

 return err;
}

static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
     unsigned long size, pte_fn_t fn,
     void *data, bool create)
{
 pgd_t *pgd;
 unsigned long start = addr, next;
 unsigned long end = addr + size;
 pgtbl_mod_mask mask = 0;
 int err = 0;

 if (WARN_ON(addr >= end))
  return -EINVAL;

 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 do {
  next = pgd_addr_end(addr, end);
  if (pgd_none(*pgd) && !create)
   continue;
  if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd))) {
   err = -EINVAL;
   break;
  }
  if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
   if (!create)
    continue;
   pgd_clear_bad(pgd);
  }
  err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
      fn, data, create, &mask);
  if (err)
   break;
 } while (pgd++, addr = next, addr != end);

 if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
  arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);

 return err;
}

/*
 * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
 * and calling a provided function on each leaf page table.
 */
int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
   unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
{
 return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);

/*
 * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
 * each leaf page table where it exists.
 *
 * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
 * where they are absent.
 */
int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
     unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
{
 return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
}

/*
 * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
 * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
 * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
 * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
 * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
 * and do_anonymous_page can safely check later on).
 */
static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
{
 int same = 1;
#if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
 if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
  spin_lock(vmf->ptl);
  same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
  spin_unlock(vmf->ptl);
 }
#endif
 pte_unmap(vmf->pte);
 vmf->pte = NULL;
 return same;
}

/*
 * Return:
 * 0:  copied succeeded
 * -EHWPOISON: copy failed due to hwpoison in source page
 * -EAGAIN: copied failed (some other reason)
 */
static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
          struct vm_fault *vmf)
{
 int ret;
 void *kaddr;
 void __user *uaddr;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 unsigned long addr = vmf->address;

 if (likely(src)) {
  if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma))
   return -EHWPOISON;
  return 0;
 }

 /*
  * If the source page was a PFN mapping, we don't have
  * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
  * just copying from the original user address. If that
  * fails, we just zero-fill it. Live with it.
 */
 kaddr = kmap_local_page(dst);
 pagefault_disable();
 uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);

 /*
  * On architectures with software "accessed" bits, we would
  * take a double page fault, so mark it accessed here.
 */
 vmf->pte = NULL;
 if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
  pte_t entry;

  vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
  if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
   /*
    * Other thread has already handled the fault
    * and update local tlb only
 */
   if (vmf->pte)
    update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
   ret = -EAGAIN;
   goto pte_unlock;
  }

  entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
  if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
   update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
 }

 /*
  * This really shouldn't fail, because the page is there
  * in the page tables. But it might just be unreadable,
  * in which case we just give up and fill the result with
  * zeroes.
 */
 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
  if (vmf->pte)
   goto warn;

  /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
  vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
  if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
   /* The PTE changed under us, update local tlb */
   if (vmf->pte)
    update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
   ret = -EAGAIN;
   goto pte_unlock;
  }

  /*
   * The same page can be mapped back since last copy attempt.
   * Try to copy again under PTL.
 */
  if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
   /*
    * Give a warn in case there can be some obscure
    * use-case
 */
warn:
   WARN_ON_ONCE(1);
   clear_page(kaddr);
  }
 }

 ret = 0;

pte_unlock:
 if (vmf->pte)
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 pagefault_enable();
 kunmap_local(kaddr);
 flush_dcache_page(dst);

 return ret;
}

static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
{
 struct file *vm_file = vma->vm_file;

 if (vm_file)
  return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;

 /*
  * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
  * a default GFP_KERNEL for them.
 */
 return GFP_KERNEL;
}

/*
 * Notify the address space that the page is about to become writable so that
 * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
 *
 * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
 */
static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
{
 vm_fault_t ret;
 unsigned int old_flags = vmf->flags;

 vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;

 if (vmf->vma->vm_file &&
     IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
 /* Restore original flags so that caller is not surprised */
 vmf->flags = old_flags;
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
  return ret;
 if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
  folio_lock(folio);
  if (!folio->mapping) {
   folio_unlock(folio);
   return 0; /* retry */
  }
  ret |= VM_FAULT_LOCKED;
 } else
  VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
 return ret;
}

/*
 * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
 *
 * The function expects the page to be locked and unlocks it.
 */
static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct address_space *mapping;
 struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
 bool dirtied;
 bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;

 dirtied = folio_mark_dirty(folio);
 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
 /*
  * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
  * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
  * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
  * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
 */
 mapping = folio_raw_mapping(folio);
 folio_unlock(folio);

 if (!page_mkwrite)
  file_update_time(vma->vm_file);

 /*
  * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
  *
  * mapping may be NULL here because some device drivers do not
  * set page.mapping but still dirty their pages
  *
  * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
  * is pinning the mapping, as per above.
 */
 if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
  struct file *fpin;

  fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
  balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
  if (fpin) {
   fput(fpin);
   return VM_FAULT_COMPLETED;
  }
 }

 return 0;
}

/*
 * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
 *
 * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
 * or due to us being the last reference standing to the page. In either
 * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
 * any related book-keeping.
 */
static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
 __releases(vmf->ptl)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 pte_t entry;

 VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
 VM_WARN_ON(is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte)));

 if (folio) {
  VM_BUG_ON(folio_test_anon(folio) &&
     !PageAnonExclusive(vmf->page));
  /*
   * Clear the folio's cpupid information as the existing
   * information potentially belongs to a now completely
   * unrelated process.
 */
  folio_xchg_last_cpupid(folio, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
 }

 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
 if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
  update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 count_vm_event(PGREUSE);
}

/*
 * We could add a bitflag somewhere, but for now, we know that all
 * vm_ops that have a ->map_pages have been audited and don't need
 * the mmap_lock to be held.
 */
static inline vm_fault_t vmf_can_call_fault(const struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;

 if (vma->vm_ops->map_pages || !(vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK))
  return 0;
 vma_end_read(vma);
 return VM_FAULT_RETRY;
}

/**
 * __vmf_anon_prepare - Prepare to handle an anonymous fault.
 * @vmf: The vm_fault descriptor passed from the fault handler.
 *
 * When preparing to insert an anonymous page into a VMA from a
 * fault handler, call this function rather than anon_vma_prepare().
 * If this vma does not already have an associated anon_vma and we are
 * only protected by the per-VMA lock, the caller must retry with the
 * mmap_lock held.  __anon_vma_prepare() will look at adjacent VMAs to
 * determine if this VMA can share its anon_vma, and that's not safe to
 * do with only the per-VMA lock held for this VMA.
 *
 * Return: 0 if fault handling can proceed.  Any other value should be
 * returned to the caller.
 */
vm_fault_t __vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 vm_fault_t ret = 0;

 if (likely(vma->anon_vma))
  return 0;
 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
  if (!mmap_read_trylock(vma->vm_mm))
   return VM_FAULT_RETRY;
 }
 if (__anon_vma_prepare(vma))
  ret = VM_FAULT_OOM;
 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK)
  mmap_read_unlock(vma->vm_mm);
 return ret;
}

/*
 * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
 * either due to COW or unsharing.
 *
 * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
 * without the ptl held.
 *
 * High level logic flow:
 *
 * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
 * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
 * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
 * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
 *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
 *   held to the old page, as well as updating the rmap.
 * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
 */
static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
{
 const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 struct folio *old_folio = NULL;
 struct folio *new_folio = NULL;
 pte_t entry;
 int page_copied = 0;
 struct mmu_notifier_range range;
 vm_fault_t ret;
 bool pfn_is_zero;

 delayacct_wpcopy_start();

 if (vmf->page)
  old_folio = page_folio(vmf->page);
 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
 if (unlikely(ret))
  goto out;

 pfn_is_zero = is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte));
 new_folio = folio_prealloc(mm, vma, vmf->address, pfn_is_zero);
 if (!new_folio)
  goto oom;

 if (!pfn_is_zero) {
  int err;

  err = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
  if (err) {
   /*
    * COW failed, if the fault was solved by other,
    * it's fine. If not, userspace would re-fault on
    * the same address and we will handle the fault
    * from the second attempt.
    * The -EHWPOISON case will not be retried.
 */
   folio_put(new_folio);
   if (old_folio)
    folio_put(old_folio);

   delayacct_wpcopy_end();
   return err == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
  }
  kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
 }

 __folio_mark_uptodate(new_folio);

 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
    vmf->address & PAGE_MASK,
    (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);

 /*
  * Re-check the pte - we dropped the lock
 */
 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
 if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
  if (old_folio) {
   if (!folio_test_anon(old_folio)) {
    dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(old_folio));
    inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
   }
  } else {
   ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
   inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
  }
  flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
  entry = folio_mk_pte(new_folio, vma->vm_page_prot);
  entry = pte_sw_mkyoung(entry);
  if (unlikely(unshare)) {
   if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
    entry = pte_mksoft_dirty(entry);
   if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
    entry = pte_mkuffd_wp(entry);
  } else {
   entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
  }

  /*
   * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
   * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
   * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
   * that left a window where the new PTE could be loaded into
   * some TLBs while the old PTE remains in others.
 */
  ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
  folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address, RMAP_EXCLUSIVE);
  folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
  BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
  set_pte_at(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
  update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
  if (old_folio) {
   /*
    * Only after switching the pte to the new page may
    * we remove the mapcount here. Otherwise another
    * process may come and find the rmap count decremented
    * before the pte is switched to the new page, and
    * "reuse" the old page writing into it while our pte
    * here still points into it and can be read by other
    * threads.
    *
    * The critical issue is to order this
    * folio_remove_rmap_pte() with the ptp_clear_flush
    * above. Those stores are ordered by (if nothing else,)
    * the barrier present in the atomic_add_negative
    * in folio_remove_rmap_pte();
    *
    * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
    * no process can access the old page before the
    * decremented mapcount is visible. And the old page
    * cannot be reused until after the decremented
    * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
    * old page will be flushed before it can be reused.
 */
   folio_remove_rmap_pte(old_folio, vmf->page, vma);
  }

  /* Free the old page.. */
  new_folio = old_folio;
  page_copied = 1;
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 } else if (vmf->pte) {
  update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 }

 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);

 if (new_folio)
  folio_put(new_folio);
 if (old_folio) {
  if (page_copied)
   free_swap_cache(old_folio);
  folio_put(old_folio);
 }

 delayacct_wpcopy_end();
 return 0;
oom:
 ret = VM_FAULT_OOM;
out:
 if (old_folio)
  folio_put(old_folio);

 delayacct_wpcopy_end();
 return ret;
}

/**
 * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
 *     writeable once the page is prepared
 *
 * @vmf: structure describing the fault
 * @folio: the folio of vmf->page
 *
 * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
 * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
 * It handles locking of PTE and modifying it.
 *
 * The function expects the page to be locked or other protection against
 * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
 *
 * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
 * we acquired PTE lock.
 */
static vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
{
 WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
           &vmf->ptl);
 if (!vmf->pte)
  return VM_FAULT_NOPAGE;
 /*
  * We might have raced with another page fault while we released the
  * pte_offset_map_lock.
 */
 if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
  update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  return VM_FAULT_NOPAGE;
 }
 wp_page_reuse(vmf, folio);
 return 0;
}

/*
 * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
 * mapping
 */
static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;

 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
  vm_fault_t ret;

  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  ret = vmf_can_call_fault(vmf);
  if (ret)
   return ret;

  vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
  ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
  if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
   return ret;
  return finish_mkwrite_fault(vmf, NULL);
 }
 wp_page_reuse(vmf, NULL);
 return 0;
}

static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
 __releases(vmf->ptl)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 vm_fault_t ret = 0;

 folio_get(folio);

 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
  vm_fault_t tmp;

  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  tmp = vmf_can_call_fault(vmf);
  if (tmp) {
   folio_put(folio);
   return tmp;
  }

  tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
  if (unlikely(!tmp || (tmp &
          (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
   folio_put(folio);
   return tmp;
  }
  tmp = finish_mkwrite_fault(vmf, folio);
  if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
   folio_unlock(folio);
   folio_put(folio);
   return tmp;
  }
 } else {
  wp_page_reuse(vmf, folio);
  folio_lock(folio);
 }
 ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
 folio_put(folio);

 return ret;
}

#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
static bool __wp_can_reuse_large_anon_folio(struct folio *folio,
  struct vm_area_struct *vma)
{
 bool exclusive = false;

 /* Let's just free up a large folio if only a single page is mapped. */
 if (folio_large_mapcount(folio) <= 1)
  return false;

 /*
  * The assumption for anonymous folios is that each page can only get
  * mapped once into each MM. The only exception are KSM folios, which
  * are always small.
  *
  * Each taken mapcount must be paired with exactly one taken reference,
  * whereby the refcount must be incremented before the mapcount when
  * mapping a page, and the refcount must be decremented after the
  * mapcount when unmapping a page.
  *
  * If all folio references are from mappings, and all mappings are in
  * the page tables of this MM, then this folio is exclusive to this MM.
 */
 if (test_bit(FOLIO_MM_IDS_SHARED_BITNUM, &folio->_mm_ids))
  return false;

 VM_WARN_ON_ONCE(folio_test_ksm(folio));

 if (unlikely(folio_test_swapcache(folio))) {
  /*
   * Note: freeing up the swapcache will fail if some PTEs are
   * still swap entries.
 */
  if (!folio_trylock(folio))
   return false;
  folio_free_swap(folio);
  folio_unlock(folio);
 }

 if (folio_large_mapcount(folio) != folio_ref_count(folio))
  return false;

 /* Stabilize the mapcount vs. refcount and recheck. */
 folio_lock_large_mapcount(folio);
 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_large_mapcount(folio) > folio_ref_count(folio), folio);

 if (test_bit(FOLIO_MM_IDS_SHARED_BITNUM, &folio->_mm_ids))
  goto unlock;
 if (folio_large_mapcount(folio) != folio_ref_count(folio))
  goto unlock;

 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_large_mapcount(folio) > folio_nr_pages(folio), folio);
 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_entire_mapcount(folio), folio);
 VM_WARN_ON_ONCE(folio_mm_id(folio, 0) != vma->vm_mm->mm_id &&
   folio_mm_id(folio, 1) != vma->vm_mm->mm_id);

 /*
  * Do we need the folio lock? Likely not. If there would have been
  * references from page migration/swapout, we would have detected
  * an additional folio reference and never ended up here.
 */
 exclusive = true;
unlock:
 folio_unlock_large_mapcount(folio);
 return exclusive;
}
#else /* !CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
static bool __wp_can_reuse_large_anon_folio(struct folio *folio,
  struct vm_area_struct *vma)
{
 BUILD_BUG();
}
#endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */

static bool wp_can_reuse_anon_folio(struct folio *folio,
        struct vm_area_struct *vma)
{
 if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && folio_test_large(folio))
  return __wp_can_reuse_large_anon_folio(folio, vma);

 /*
  * We have to verify under folio lock: these early checks are
  * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
  * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
  *
  * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
 */
 if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
  return false;
 if (!folio_test_lru(folio))
  /*
   * We cannot easily detect+handle references from
   * remote LRU caches or references to LRU folios.
 */
  lru_add_drain();
 if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
  return false;
 if (!folio_trylock(folio))
  return false;
 if (folio_test_swapcache(folio))
  folio_free_swap(folio);
 if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
  folio_unlock(folio);
  return false;
 }
 /*
  * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
  * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
  * sunglasses. Hit it.
 */
 folio_move_anon_rmap(folio, vma);
 folio_unlock(folio);
 return true;
}

/*
 * This routine handles present pages, when
 * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
 * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
 *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
 *
 * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
 * shared-page counter for the old page.
 *
 * Note that this routine assumes that the protection checks have been
 * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
 * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
 * done any necessary COW.
 *
 * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
 * though the page will change only once the write actually happens. This
 * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
 *
 * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
 * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
 * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
 */
static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
 __releases(vmf->ptl)
{
 const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio = NULL;
 pte_t pte;

 if (likely(!unshare)) {
  if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
   if (!userfaultfd_wp_async(vma)) {
    pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
    return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
   }

   /*
    * Nothing needed (cache flush, TLB invalidations,
    * etc.) because we're only removing the uffd-wp bit,
    * which is completely invisible to the user.
 */
   pte = pte_clear_uffd_wp(ptep_get(vmf->pte));

   set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
   /*
    * Update this to be prepared for following up CoW
    * handling
 */
   vmf->orig_pte = pte;
  }

  /*
   * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
   * is flushed in this case before copying.
 */
  if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
        mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
   flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
 }

 vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);

 if (vmf->page)
  folio = page_folio(vmf->page);

 /*
  * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
  * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
 */
 if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
  /*
   * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
   * VM_PFNMAP VMA. FS DAX also wants ops->pfn_mkwrite called.
   *
   * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
   * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
 */
  if (!vmf->page || is_fsdax_page(vmf->page)) {
   vmf->page = NULL;
   return wp_pfn_shared(vmf);
  }
  return wp_page_shared(vmf, folio);
 }

 /*
  * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
  * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
  *
  * If we encounter a page that is marked exclusive, we must reuse
  * the page without further checks.
 */
 if (folio && folio_test_anon(folio) &&
     (PageAnonExclusive(vmf->page) || wp_can_reuse_anon_folio(folio, vma))) {
  if (!PageAnonExclusive(vmf->page))
   SetPageAnonExclusive(vmf->page);
  if (unlikely(unshare)) {
   pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
   return 0;
  }
  wp_page_reuse(vmf, folio);
  return 0;
 }
 /*
  * Ok, we need to copy. Oh, well..
 */
 if (folio)
  folio_get(folio);

 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
#ifdef CONFIG_KSM
 if (folio && folio_test_ksm(folio))
  count_vm_event(COW_KSM);
#endif
 return wp_page_copy(vmf);
}

static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
  struct zap_details *details)
{
 zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
}

static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
         pgoff_t first_index,
         pgoff_t last_index,
         struct zap_details *details)
{
 struct vm_area_struct *vma;
 pgoff_t vba, vea, zba, zea;

 vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
  vba = vma->vm_pgoff;
  vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
  zba = max(first_index, vba);
  zea = min(last_index, vea);

  unmap_mapping_range_vma(vma,
   ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
   ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
    details);
 }
}

/**
 * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
 * @folio: The locked folio to be unmapped.
 *
 * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
 * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
 * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
 * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
 * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
 * to unmap it finally.
 */
void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
{
 struct address_space *mapping = folio->mapping;
 struct zap_details details = { };
 pgoff_t first_index;
 pgoff_t last_index;

 VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));

 first_index = folio->index;
 last_index = folio_next_index(folio) - 1;

 details.even_cows = false;
 details.single_folio = folio;
 details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;

 i_mmap_lock_read(mapping);
 if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
  unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
      last_index, &details);
 i_mmap_unlock_read(mapping);
}

/**
 * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
 * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
 * @start: Index of first page to be unmapped.
 * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
 * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
 *
 * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
 * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
 * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
 * cache.
 */
void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
  pgoff_t nr, bool even_cows)
{
 struct zap_details details = { };
 pgoff_t first_index = start;
 pgoff_t last_index = start + nr - 1;

 details.even_cows = even_cows;
 if (last_index < first_index)
  last_index = ULONG_MAX;

 i_mmap_lock_read(mapping);
 if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
  unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
      last_index, &details);
 i_mmap_unlock_read(mapping);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);

/**
 * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
 * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
 * file.
 *
 * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
 * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
 * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
 * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
 * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
 * partial pages.
 * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
 * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
 * end of the file.
 * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
 * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
 */
void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
  loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
{
 pgoff_t hba = (pgoff_t)(holebegin) >> PAGE_SHIFT;
 pgoff_t hlen = ((pgoff_t)(holelen) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;

 /* Check for overflow. */
 if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
  long long holeend =
   (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
  if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
   hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
 }

 unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
}
EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);

/*
 * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
 */
static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
{
 struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct mmu_notifier_range range;
 vm_fault_t ret;

 /*
  * We need a reference to lock the folio because we don't hold
  * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
  * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
  * have been removed already. If it happens to have already
  * been re-allocated after being freed all we do is lock and
  * unlock it.
 */
 if (!folio_try_get(folio))
  return 0;

 ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
 if (ret) {
  folio_put(folio);
  return ret;
 }
 mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0,
    vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
    (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);

 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
    &vmf->ptl);
 if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
  restore_exclusive_pte(vma, folio, vmf->page, vmf->address,
          vmf->pte, vmf->orig_pte);

 if (vmf->pte)
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 folio_unlock(folio);
 folio_put(folio);

 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 return 0;
}

static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
        struct vm_area_struct *vma,
        unsigned int fault_flags)
{
 if (!folio_test_swapcache(folio))
  return false;
 if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
     folio_test_mlocked(folio))
  return true;
 /*
  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
  * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
  * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
 */
 return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
  folio_ref_count(folio) == (1 + folio_nr_pages(folio));
}

static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
{
 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
           vmf->address, &vmf->ptl);
 if (!vmf->pte)
  return 0;
 /*
  * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
  * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
  *
  * This should also cover the case where e.g. the pte changed
  * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
  * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
 */
 if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
  pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 return 0;
}

static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
{
 if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
  return do_anonymous_page(vmf);
 else
  return do_fault(vmf);
}

/*
 * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
 * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
 */
static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
{
 /*
  * Just in case there're leftover special ptes even after the region
  * got unregistered - we can simply clear them.
 */
 if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
  return pte_marker_clear(vmf);

 return do_pte_missing(vmf);
}

static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
{
 swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
 unsigned long marker = pte_marker_get(entry);

 /*
  * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
  * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
 */
 if (WARN_ON_ONCE(!marker))
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
 if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
  return VM_FAULT_HWPOISON;

 /* Hitting a guard page is always a fatal condition. */
 if (marker & PTE_MARKER_GUARD)
  return VM_FAULT_SIGSEGV;

 if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
  return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);

 /* This is an unknown pte marker */
 return VM_FAULT_SIGBUS;
}

static struct folio *__alloc_swap_folio(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio;
 swp_entry_t entry;

 folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma, vmf->address);
 if (!folio)
  return NULL;

 entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio, vma->vm_mm,
        GFP_KERNEL, entry)) {
  folio_put(folio);
  return NULL;
 }

 return folio;
}

#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
/*
 * Check if the PTEs within a range are contiguous swap entries
 * and have consistent swapcache, zeromap.
 */
static bool can_swapin_thp(struct vm_fault *vmf, pte_t *ptep, int nr_pages)
{
 unsigned long addr;
 swp_entry_t entry;
 int idx;
 pte_t pte;

 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr_pages * PAGE_SIZE);
 idx = (vmf->address - addr) / PAGE_SIZE;
 pte = ptep_get(ptep);

 if (!pte_same(pte, pte_move_swp_offset(vmf->orig_pte, -idx)))
  return false;
 entry = pte_to_swp_entry(pte);
 if (swap_pte_batch(ptep, nr_pages, pte) != nr_pages)
  return false;

 /*
  * swap_read_folio() can't handle the case a large folio is hybridly
  * from different backends. And they are likely corner cases. Similar
  * things might be added once zswap support large folios.
 */
 if (unlikely(swap_zeromap_batch(entry, nr_pages, NULL) != nr_pages))
  return false;
 if (unlikely(non_swapcache_batch(entry, nr_pages) != nr_pages))
  return false;

 return true;
}

static inline unsigned long thp_swap_suitable_orders(pgoff_t swp_offset,
           unsigned long addr,
           unsigned long orders)
{
 int order, nr;

 order = highest_order(orders);

 /*
  * To swap in a THP with nr pages, we require that its first swap_offset
  * is aligned with that number, as it was when the THP was swapped out.
  * This helps filter out most invalid entries.
 */
 while (orders) {
  nr = 1 << order;
  if ((addr >> PAGE_SHIFT) % nr == swp_offset % nr)
   break;
  order = next_order(&orders, order);
 }

 return orders;
}

static struct folio *alloc_swap_folio(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 unsigned long orders;
 struct folio *folio;
 unsigned long addr;
 swp_entry_t entry;
 spinlock_t *ptl;
 pte_t *pte;
 gfp_t gfp;
 int order;

 /*
  * If uffd is active for the vma we need per-page fault fidelity to
  * maintain the uffd semantics.
 */
 if (unlikely(userfaultfd_armed(vma)))
  goto fallback;

 /*
  * A large swapped out folio could be partially or fully in zswap. We
  * lack handling for such cases, so fallback to swapping in order-0
  * folio.
 */
 if (!zswap_never_enabled())
  goto fallback;

 entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
 /*
  * Get a list of all the (large) orders below PMD_ORDER that are enabled
  * and suitable for swapping THP.
 */
 orders = thp_vma_allowable_orders(vma, vma->vm_flags,
   TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, BIT(PMD_ORDER) - 1);
 orders = thp_vma_suitable_orders(vma, vmf->address, orders);
 orders = thp_swap_suitable_orders(swp_offset(entry),
       vmf->address, orders);

 if (!orders)
  goto fallback;

 pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
      vmf->address & PMD_MASK, &ptl);
 if (unlikely(!pte))
  goto fallback;

 /*
  * For do_swap_page, find the highest order where the aligned range is
  * completely swap entries with contiguous swap offsets.
 */
 order = highest_order(orders);
 while (orders) {
  addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
  if (can_swapin_thp(vmf, pte + pte_index(addr), 1 << order))
   break;
  order = next_order(&orders, order);
 }

 pte_unmap_unlock(pte, ptl);

 /* Try allocating the highest of the remaining orders. */
 gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
 while (orders) {
  addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
  folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr);
  if (folio) {
   if (!mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio, vma->vm_mm,
           gfp, entry))
    return folio;
   count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_SWPIN_FALLBACK_CHARGE);
   folio_put(folio);
  }
  count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_SWPIN_FALLBACK);
  order = next_order(&orders, order);
 }

fallback:
 return __alloc_swap_folio(vmf);
}
#else /* !CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
static struct folio *alloc_swap_folio(struct vm_fault *vmf)
{
 return __alloc_swap_folio(vmf);
}
#endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(swapcache_wq);

/*
 * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
 * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
 * We return with pte unmapped and unlocked.
 *
 * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
 * as does filemap_fault().
 */
vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *swapcache, *folio = NULL;
 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 struct page *page;
 struct swap_info_struct *si = NULL;
 rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
 bool need_clear_cache = false;
 bool exclusive = false;
 swp_entry_t entry;
 pte_t pte;
 vm_fault_t ret = 0;
 void *shadow = NULL;
 int nr_pages;
 unsigned long page_idx;
 unsigned long address;
 pte_t *ptep;

 if (!pte_unmap_same(vmf))
  goto out;

 entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
 if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
  if (is_migration_entry(entry)) {
   migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
          vmf->address);
  } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
   vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
   ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
  } else if (is_device_private_entry(entry)) {
   if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
    /*
     * migrate_to_ram is not yet ready to operate
     * under VMA lock.
 */
    vma_end_read(vma);
    ret = VM_FAULT_RETRY;
    goto out;
   }

   vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
   vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
     vmf->address, &vmf->ptl);
   if (unlikely(!vmf->pte ||
         !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
       vmf->orig_pte)))
    goto unlock;

   /*
    * Get a page reference while we know the page can't be
    * freed.
 */
   if (trylock_page(vmf->page)) {
    struct dev_pagemap *pgmap;

    get_page(vmf->page);
    pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
    pgmap = page_pgmap(vmf->page);
    ret = pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
    unlock_page(vmf->page);
    put_page(vmf->page);
   } else {
    pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
   }
  } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
   ret = VM_FAULT_HWPOISON;
  } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
   ret = handle_pte_marker(vmf);
  } else {
   print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
   ret = VM_FAULT_SIGBUS;
  }
  goto out;
 }

 /* Prevent swapoff from happening to us. */
 si = get_swap_device(entry);
 if (unlikely(!si))
  goto out;

 folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
 if (folio)
  page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
 swapcache = folio;

 if (!folio) {
  if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
      __swap_count(entry) == 1) {
   /* skip swapcache */
   folio = alloc_swap_folio(vmf);
   if (folio) {
    __folio_set_locked(folio);
    __folio_set_swapbacked(folio);

    nr_pages = folio_nr_pages(folio);
    if (folio_test_large(folio))
     entry.val = ALIGN_DOWN(entry.val, nr_pages);
    /*
     * Prevent parallel swapin from proceeding with
     * the cache flag. Otherwise, another thread
     * may finish swapin first, free the entry, and
     * swapout reusing the same entry. It's
     * undetectable as pte_same() returns true due
     * to entry reuse.
 */
    if (swapcache_prepare(entry, nr_pages)) {
     /*
      * Relax a bit to prevent rapid
      * repeated page faults.
 */
     add_wait_queue(&swapcache_wq, &wait);
     schedule_timeout_uninterruptible(1);
     remove_wait_queue(&swapcache_wq, &wait);
     goto out_page;
    }
    need_clear_cache = true;

    memcg1_swapin(entry, nr_pages);

    shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
    if (shadow)
     workingset_refault(folio, shadow);

    folio_add_lru(folio);

    /* To provide entry to swap_read_folio() */
    folio->swap = entry;
    swap_read_folio(folio, NULL);
    folio->private = NULL;
   }
  } else {
   folio = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
      vmf);
   swapcache = folio;
  }

  if (!folio) {
   /*
    * Back out if somebody else faulted in this pte
    * while we released the pte lock.
 */
   vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
     vmf->address, &vmf->ptl);
   if (likely(vmf->pte &&
       pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
    ret = VM_FAULT_OOM;
   goto unlock;
  }

  /* Had to read the page from swap area: Major fault */
  ret = VM_FAULT_MAJOR;
  count_vm_event(PGMAJFAULT);
  count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
  page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
 } else if (PageHWPoison(page)) {
  /*
   * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
   * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
 */
  ret = VM_FAULT_HWPOISON;
  goto out_release;
 }

 ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
 if (ret & VM_FAULT_RETRY)
  goto out_release;

 if (swapcache) {
  /*
   * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
   * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
   * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
   * swapcache, we need to check that the page's swap has not
   * changed.
 */
  if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
        page_swap_entry(page).val != entry.val))
   goto out_page;

  /*
   * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
   * folio->index of non-ksm folios would be nonlinear inside the
   * anon VMA -- the ksm flag is lost on actual swapout.
 */
  folio = ksm_might_need_to_copy(folio, vma, vmf->address);
  if (unlikely(!folio)) {
   ret = VM_FAULT_OOM;
   folio = swapcache;
   goto out_page;
  } else if (unlikely(folio == ERR_PTR(-EHWPOISON))) {
   ret = VM_FAULT_HWPOISON;
   folio = swapcache;
   goto out_page;
  }
  if (folio != swapcache)
   page = folio_page(folio, 0);

  /*
   * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
   * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
   * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
   * caches if required.
 */
  if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
      !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
   lru_add_drain();
 }

 folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);

 /*
  * Back out if somebody else already faulted in this pte.
 */
 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
   &vmf->ptl);
 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
  goto out_nomap;

 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
  ret = VM_FAULT_SIGBUS;
  goto out_nomap;
 }

 /* allocated large folios for SWP_SYNCHRONOUS_IO */
 if (folio_test_large(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
  unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
  unsigned long folio_start = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr * PAGE_SIZE);
  unsigned long idx = (vmf->address - folio_start) / PAGE_SIZE;
  pte_t *folio_ptep = vmf->pte - idx;
  pte_t folio_pte = ptep_get(folio_ptep);

  if (!pte_same(folio_pte, pte_move_swp_offset(vmf->orig_pte, -idx)) ||
      swap_pte_batch(folio_ptep, nr, folio_pte) != nr)
   goto out_nomap;

  page_idx = idx;
  address = folio_start;
  ptep = folio_ptep;
  goto check_folio;
 }

 nr_pages = 1;
 page_idx = 0;
 address = vmf->address;
 ptep = vmf->pte;
 if (folio_test_large(folio) && folio_test_swapcache(folio)) {
  int nr = folio_nr_pages(folio);
  unsigned long idx = folio_page_idx(folio, page);
  unsigned long folio_start = address - idx * PAGE_SIZE;
  unsigned long folio_end = folio_start + nr * PAGE_SIZE;
  pte_t *folio_ptep;
  pte_t folio_pte;

  if (unlikely(folio_start < max(address & PMD_MASK, vma->vm_start)))
   goto check_folio;
  if (unlikely(folio_end > pmd_addr_end(address, vma->vm_end)))
   goto check_folio;

  folio_ptep = vmf->pte - idx;
  folio_pte = ptep_get(folio_ptep);
  if (!pte_same(folio_pte, pte_move_swp_offset(vmf->orig_pte, -idx)) ||
      swap_pte_batch(folio_ptep, nr, folio_pte) != nr)
   goto check_folio;

  page_idx = idx;
  address = folio_start;
  ptep = folio_ptep;
  nr_pages = nr;
  entry = folio->swap;
  page = &folio->page;
 }

check_folio:
 /*
  * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
  * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
  * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
  * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
  * check after taking the PT lock and making sure that nobody
  * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
 */
 BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
 BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));

 /*
  * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
  * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
 */
 if (!folio_test_ksm(folio)) {
  exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
  if (folio != swapcache) {
   /*
    * We have a fresh page that is not exposed to the
    * swapcache -> certainly exclusive.
 */
   exclusive = true;
  } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
     data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
   /*
    * This is tricky: not all swap backends support
    * concurrent page modifications while under writeback.
    *
    * So if we stumble over such a page in the swapcache
    * we must not set the page exclusive, otherwise we can
    * map it writable without further checks and modify it
    * while still under writeback.
    *
    * For these problematic swap backends, simply drop the
    * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
    * writeback only if we fully unmapped the page and
    * there are no unexpected references on the page after
    * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
    * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
    * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
    * it only R/O is fine.
 */
   exclusive = false;
  }
 }

 /*
  * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
  * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
  * so this must be called before swap_free().
 */
 arch_swap_restore(folio_swap(entry, folio), folio);

 /*
  * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
  * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
  * yet.
 */
 swap_free_nr(entry, nr_pages);
 if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
  folio_free_swap(folio);

 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr_pages);
 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS, -nr_pages);
 pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
 if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
  pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
  pte = pte_mkuffd_wp(pte);

 /*
  * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
  * certainly not shared either because we just allocated them without
  * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
  * exclusivity.
 */
 if (!folio_test_ksm(folio) &&
     (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
  if ((vma->vm_flags & VM_WRITE) && !userfaultfd_pte_wp(vma, pte) &&
      !pte_needs_soft_dirty_wp(vma, pte)) {
   pte = pte_mkwrite(pte, vma);
   if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
    pte = pte_mkdirty(pte);
    vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
   }
  }
  rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
 }
 folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
 flush_icache_pages(vma, page, nr_pages);
 vmf->orig_pte = pte_advance_pfn(pte, page_idx);

 /* ksm created a completely new copy */
 if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
  folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, address, RMAP_EXCLUSIVE);
  folio_add_lru_vma(folio, vma);
 } else if (!folio_test_anon(folio)) {
  /*
   * We currently only expect small !anon folios which are either
   * fully exclusive or fully shared, or new allocated large
   * folios which are fully exclusive. If we ever get large
   * folios within swapcache here, we have to be careful.
 */
  VM_WARN_ON_ONCE(folio_test_large(folio) && folio_test_swapcache(folio));
  VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
  folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, address, rmap_flags);
 } else {
  folio_add_anon_rmap_ptes(folio, page, nr_pages, vma, address,
     rmap_flags);
 }

 VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
   (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
 set_ptes(vma->vm_mm, address, ptep, pte, nr_pages);
 arch_do_swap_page_nr(vma->vm_mm, vma, address,
   pte, pte, nr_pages);

 folio_unlock(folio);
 if (folio != swapcache && swapcache) {
  /*
   * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
   * until we take the PT lock for the pte_same() check
   * (to avoid false positives from pte_same). For
   * further safety release the lock after the swap_free
   * so that the swap count won't change under a
   * parallel locked swapcache.
 */
  folio_unlock(swapcache);
  folio_put(swapcache);
 }

 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
  ret |= do_wp_page(vmf);
  if (ret & VM_FAULT_ERROR)
   ret &= VM_FAULT_ERROR;
  goto out;
 }

 /* No need to invalidate - it was non-present before */
 update_mmu_cache_range(vmf, vma, address, ptep, nr_pages);
unlock:
 if (vmf->pte)
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
out:
 /* Clear the swap cache pin for direct swapin after PTL unlock */
 if (need_clear_cache) {
  swapcache_clear(si, entry, nr_pages);
  if (waitqueue_active(&swapcache_wq))
   wake_up(&swapcache_wq);
 }
 if (si)
  put_swap_device(si);
 return ret;
out_nomap:
 if (vmf->pte)
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
out_page:
 folio_unlock(folio);
out_release:
 folio_put(folio);
 if (folio != swapcache && swapcache) {
  folio_unlock(swapcache);
  folio_put(swapcache);
 }
 if (need_clear_cache) {
  swapcache_clear(si, entry, nr_pages);
  if (waitqueue_active(&swapcache_wq))
   wake_up(&swapcache_wq);
 }
 if (si)
  put_swap_device(si);
 return ret;
}

static bool pte_range_none(pte_t *pte, int nr_pages)
{
 int i;

 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
  if (!pte_none(ptep_get_lockless(pte + i)))
   return false;
 }

 return true;
}

static struct folio *alloc_anon_folio(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 unsigned long orders;
 struct folio *folio;
 unsigned long addr;
 pte_t *pte;
 gfp_t gfp;
 int order;

 /*
  * If uffd is active for the vma we need per-page fault fidelity to
  * maintain the uffd semantics.
 */
 if (unlikely(userfaultfd_armed(vma)))
  goto fallback;

 /*
  * Get a list of all the (large) orders below PMD_ORDER that are enabled
  * for this vma. Then filter out the orders that can't be allocated over
  * the faulting address and still be fully contained in the vma.
 */
 orders = thp_vma_allowable_orders(vma, vma->vm_flags,
   TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, BIT(PMD_ORDER) - 1);
 orders = thp_vma_suitable_orders(vma, vmf->address, orders);

 if (!orders)
  goto fallback;

 pte = pte_offset_map(vmf->pmd, vmf->address & PMD_MASK);
 if (!pte)
  return ERR_PTR(-EAGAIN);

 /*
  * Find the highest order where the aligned range is completely
  * pte_none(). Note that all remaining orders will be completely
  * pte_none().
 */
 order = highest_order(orders);
 while (orders) {
  addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
  if (pte_range_none(pte + pte_index(addr), 1 << order))
   break;
  order = next_order(&orders, order);
 }

 pte_unmap(pte);

 if (!orders)
  goto fallback;

 /* Try allocating the highest of the remaining orders. */
 gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
 while (orders) {
  addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
  folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr);
  if (folio) {
   if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, gfp)) {
    count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK_CHARGE);
    folio_put(folio);
    goto next;
   }
   folio_throttle_swaprate(folio, gfp);
   /*
    * When a folio is not zeroed during allocation
    * (__GFP_ZERO not used) or user folios require special
    * handling, folio_zero_user() is used to make sure
    * that the page corresponding to the faulting address
    * will be hot in the cache after zeroing.
 */
   if (user_alloc_needs_zeroing())
    folio_zero_user(folio, vmf->address);
   return folio;
  }
next:
  count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK);
  order = next_order(&orders, order);
 }

fallback:
#endif
 return folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, true);
}

/*
 * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
 * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
 * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
 */
static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 unsigned long addr = vmf->address;
 struct folio *folio;
 vm_fault_t ret = 0;
 int nr_pages = 1;
 pte_t entry;

 /* File mapping without ->vm_ops ? */
 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
  return VM_FAULT_SIGBUS;

 /*
  * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
  * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
 */
 if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
  return VM_FAULT_OOM;

 /* Use the zero-page for reads */
 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
   !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
  entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
      vma->vm_page_prot));
  vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
    vmf->address, &vmf->ptl);
  if (!vmf->pte)
   goto unlock;
  if (vmf_pte_changed(vmf)) {
   update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
   goto unlock;
  }
  ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
  if (ret)
   goto unlock;
  /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
  if (userfaultfd_missing(vma)) {
   pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
   return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
  }
  goto setpte;
 }

 /* Allocate our own private page. */
 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
 if (ret)
  return ret;
 /* Returns NULL on OOM or ERR_PTR(-EAGAIN) if we must retry the fault */
 folio = alloc_anon_folio(vmf);
 if (IS_ERR(folio))
  return 0;
 if (!folio)
  goto oom;

 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr_pages * PAGE_SIZE);

 /*
  * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
  * preceding stores to the page contents become visible before
  * the set_pte_at() write.
 */
 __folio_mark_uptodate(folio);

 entry = folio_mk_pte(folio, vma->vm_page_prot);
 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
 if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
  entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);

 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
 if (!vmf->pte)
  goto release;
 if (nr_pages == 1 && vmf_pte_changed(vmf)) {
  update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
  goto release;
 } else if (nr_pages > 1 && !pte_range_none(vmf->pte, nr_pages)) {
  update_mmu_tlb_range(vma, addr, vmf->pte, nr_pages);
  goto release;
 }

 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
 if (ret)
  goto release;

 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
 if (userfaultfd_missing(vma)) {
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  folio_put(folio);
  return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
 }

 folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr_pages);
 count_mthp_stat(folio_order(folio), MTHP_STAT_ANON_FAULT_ALLOC);
 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr, RMAP_EXCLUSIVE);
 folio_add_lru_vma(folio, vma);
setpte:
 if (vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf))
  entry = pte_mkuffd_wp(entry);
 set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr_pages);

 /* No need to invalidate - it was non-present before */
 update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr_pages);
unlock:
 if (vmf->pte)
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 return ret;
release:
 folio_put(folio);
 goto unlock;
oom:
 return VM_FAULT_OOM;
}

/*
 * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
 * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
 * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
 */
static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio;
 vm_fault_t ret;

 /*
  * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
  * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
  *    lock_page(A)
  *    SetPageWriteback(A)
  *    unlock_page(A)
  * lock_page(B)
  *    lock_page(B)
  * pte_alloc_one
  *   shrink_folio_list
  *     wait_on_page_writeback(A)
  *    SetPageWriteback(B)
  *    unlock_page(B)
  *    # flush A, B to clear the writeback
 */
 if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
  vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
  if (!vmf->prealloc_pte)
   return VM_FAULT_OOM;
 }

 ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
       VM_FAULT_DONE_COW)))
  return ret;

 folio = page_folio(vmf->page);
 if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
  vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
  if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
   if (page_mapped(vmf->page))
    unmap_mapping_folio(folio);
   /* Retry if a clean folio was removed from the cache. */
   if (mapping_evict_folio(folio->mapping, folio))
    poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
   folio_unlock(folio);
  }
  folio_put(folio);
  vmf->page = NULL;
  return poisonret;
 }

 if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
  folio_lock(folio);
 else
  VM_BUG_ON_PAGE(!folio_test_locked(folio), vmf->page);

 return ret;
}

#ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;

 pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
 /*
  * We are going to consume the prealloc table,
  * count that as nr_ptes.
 */
 mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
 vmf->prealloc_pte = NULL;
}

vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio, struct page *page)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
 unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
 pmd_t entry;
 vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;

 /*
  * It is too late to allocate a small folio, we already have a large
  * folio in the pagecache: especially s390 KVM cannot tolerate any
  * PMD mappings, but PTE-mapped THP are fine. So let's simply refuse any
  * PMD mappings if THPs are disabled.
 */
 if (thp_disabled_by_hw() || vma_thp_disabled(vma, vma->vm_flags))
  return ret;

 if (!thp_vma_suitable_order(vma, haddr, PMD_ORDER))
  return ret;

 if (folio_order(folio) != HPAGE_PMD_ORDER)
  return ret;
 page = &folio->page;

 /*
  * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
  * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
  * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
  * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
 */
 if (unlikely(folio_test_has_hwpoisoned(folio)))
  return ret;

 /*
  * Archs like ppc64 need additional space to store information
  * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
 */
 if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
  vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
  if (!vmf->prealloc_pte)
   return VM_FAULT_OOM;
 }

 vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
 if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
  goto out;

 flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);

 entry = folio_mk_pmd(folio, vma->vm_page_prot);
 if (write)
  entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);

 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio), HPAGE_PMD_NR);
 folio_add_file_rmap_pmd(folio, page, vma);

 /*
  * deposit and withdraw with pmd lock held
 */
 if (arch_needs_pgtable_deposit())
  deposit_prealloc_pte(vmf);

 set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);

 update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);

 /* fault is handled */
 ret = 0;
 count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
out:
 spin_unlock(vmf->ptl);
 return ret;
}
#else
vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio, struct page *page)
{
 return VM_FAULT_FALLBACK;
}
#endif

/**
 * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
 * @vmf: Fault decription.
 * @folio: The folio that contains @page.
 * @page: The first page to create a PTE for.
 * @nr: The number of PTEs to create.
 * @addr: The first address to create a PTE for.
 */
void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
  struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
 bool prefault = !in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
 pte_t entry;

 flush_icache_pages(vma, page, nr);
 entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);

 if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
  entry = pte_mkold(entry);
 else
  entry = pte_sw_mkyoung(entry);

 if (write)
  entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
 else if (pte_write(entry) && folio_test_dirty(folio))
  entry = pte_mkdirty(entry);
 if (unlikely(vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf)))
  entry = pte_mkuffd_wp(entry);
 /* copy-on-write page */
 if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
  VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
  folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr, RMAP_EXCLUSIVE);
  folio_add_lru_vma(folio, vma);
 } else {
  folio_add_file_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
 }
 set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);

 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
 update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
}

static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
{
 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
  return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);

 return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
}

/**
 * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
 *
 * @vmf: structure describing the fault
 *
 * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
 * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
 * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
 * addition.
 *
 * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
 * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
 *
 * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
 */
vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct page *page;
 struct folio *folio;
 vm_fault_t ret;
 bool is_cow = (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
        !(vma->vm_flags & VM_SHARED);
 int type, nr_pages;
 unsigned long addr;
 bool needs_fallback = false;

fallback:
 addr = vmf->address;

 /* Did we COW the page? */
 if (is_cow)
  page = vmf->cow_page;
 else
  page = vmf->page;

 folio = page_folio(page);
 /*
  * check even for read faults because we might have lost our CoWed
  * page
 */
 if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
  ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
  if (ret)
   return ret;
 }

 if (!needs_fallback && vma->vm_file) {
  struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
  pgoff_t file_end;

  file_end = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);

  /*
   * Do not allow to map with PTEs beyond i_size and with PMD
   * across i_size to preserve SIGBUS semantics.
   *
   * Make an exception for shmem/tmpfs that for long time
   * intentionally mapped with PMDs across i_size.
 */
  needs_fallback = !shmem_mapping(mapping) &&
   file_end < folio_next_index(folio);
 }

 if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
  if (!needs_fallback && folio_test_pmd_mappable(folio)) {
   ret = do_set_pmd(vmf, folio, page);
   if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
    return ret;
  }

  if (vmf->prealloc_pte)
   pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
  else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
   return VM_FAULT_OOM;
 }

 nr_pages = folio_nr_pages(folio);

 /*
  * Using per-page fault to maintain the uffd semantics, and same
  * approach also applies to non shmem/tmpfs faults to avoid
  * inflating the RSS of the process.
 */
 if (!vma_is_shmem(vma) || unlikely(userfaultfd_armed(vma)) ||
     unlikely(needs_fallback)) {
  nr_pages = 1;
 } else if (nr_pages > 1) {
  pgoff_t idx = folio_page_idx(folio, page);
  /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
  pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
  /* The index of the entry in the pagetable for fault page. */
  pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);

  /*
   * Fallback to per-page fault in case the folio size in page
   * cache beyond the VMA limits and PMD pagetable limits.
 */
  if (unlikely(vma_off < idx ||
       vma_off + (nr_pages - idx) > vma_pages(vma) ||
       pte_off < idx ||
       pte_off + (nr_pages - idx)  > PTRS_PER_PTE)) {
   nr_pages = 1;
  } else {
   /* Now we can set mappings for the whole large folio. */
   addr = vmf->address - idx * PAGE_SIZE;
   page = &folio->page;
  }
 }

 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
           addr, &vmf->ptl);
 if (!vmf->pte)
  return VM_FAULT_NOPAGE;

 /* Re-check under ptl */
 if (nr_pages == 1 && unlikely(vmf_pte_changed(vmf))) {
  update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
  ret = VM_FAULT_NOPAGE;
  goto unlock;
 } else if (nr_pages > 1 && !pte_range_none(vmf->pte, nr_pages)) {
  needs_fallback = true;
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  goto fallback;
 }

 folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
 set_pte_range(vmf, folio, page, nr_pages, addr);
 type = is_cow ? MM_ANONPAGES : mm_counter_file(folio);
 add_mm_counter(vma->vm_mm, type, nr_pages);
 ret = 0;

unlock:
 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 return ret;
}

static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
 65536 >> PAGE_SHIFT;

#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
{
 *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
 return 0;
}

/*
 * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
 * what do_fault_around() expects to see.
 */
static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
{
 if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
  return -EINVAL;

 /*
  * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
  * at all. See should_fault_around().
 */
 val = max(val, PAGE_SIZE);
 fault_around_pages = rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT;

 return 0;
}
DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
  fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");

static int __init fault_around_debugfs(void)
{
 debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
       &fault_around_bytes_fops);
 return 0;
}
late_initcall(fault_around_debugfs);
#endif

/*
 * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
 * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
 * faults to handle.
 *
 * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
 * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
 *
 * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
 * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
 *
 * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
 * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
 * to PTRS_PER_PTE.
 *
 * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
 * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
 * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
 * that we don't cross page table boundaries.
 */
static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
{
 pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
 pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
 /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
 pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
 pgoff_t from_pte, to_pte;
 vm_fault_t ret;

 /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
 from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
         pte_off - min(pte_off, vma_off));

 /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
 to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
        pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;

 if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
  vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
  if (!vmf->prealloc_pte)
   return VM_FAULT_OOM;
 }

 rcu_read_lock();
 ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
   vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
   vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
 rcu_read_unlock();

 return ret;
}

/* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
{
 /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
 if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
  return false;

 if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
  return false;

 /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
 return fault_around_pages > 1;
}

static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 vm_fault_t ret = 0;
 struct folio *folio;

 /*
  * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
  * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
  * something).
 */
 if (should_fault_around(vmf)) {
  ret = do_fault_around(vmf);
  if (ret)
   return ret;
 }

 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
 if (ret)
  return ret;

 ret = __do_fault(vmf);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
  return ret;

 ret |= finish_fault(vmf);
 folio = page_folio(vmf->page);
 folio_unlock(folio);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
  folio_put(folio);
 return ret;
}

static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio;
 vm_fault_t ret;

 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
 if (!ret)
  ret = vmf_anon_prepare(vmf);
 if (ret)
  return ret;

 folio = folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, false);
 if (!folio)
  return VM_FAULT_OOM;

 vmf->cow_page = &folio->page;

 ret = __do_fault(vmf);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
  goto uncharge_out;
 if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
  return ret;

 if (copy_mc_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma)) {
  ret = VM_FAULT_HWPOISON;
  goto unlock;
 }
 __folio_mark_uptodate(folio);

 ret |= finish_fault(vmf);
unlock:
 unlock_page(vmf->page);
 put_page(vmf->page);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
  goto uncharge_out;
 return ret;
uncharge_out:
 folio_put(folio);
 return ret;
}

static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 vm_fault_t ret, tmp;
 struct folio *folio;

 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
 if (ret)
  return ret;

 ret = __do_fault(vmf);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
  return ret;

 folio = page_folio(vmf->page);

 /*
  * Check if the backing address space wants to know that the page is
  * about to become writable
 */
 if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
  folio_unlock(folio);
  tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
  if (unlikely(!tmp ||
    (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
   folio_put(folio);
   return tmp;
  }
 }

 ret |= finish_fault(vmf);
 if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
     VM_FAULT_RETRY))) {
  folio_unlock(folio);
  folio_put(folio);
  return ret;
 }

 ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
 return ret;
}

/*
 * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
 * but allow concurrent faults).
 * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
 * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
 * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
 * by other thread calling munmap()).
 */
static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
 vm_fault_t ret;

 /*
  * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
 */
 if (!vma->vm_ops->fault) {
  vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
            vmf->address, &vmf->ptl);
  if (unlikely(!vmf->pte))
   ret = VM_FAULT_SIGBUS;
  else {
   /*
    * Make sure this is not a temporary clearing of pte
    * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
    * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
    * we don't have concurrent modification by hardware
    * followed by an update.
 */
   if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
    ret = VM_FAULT_SIGBUS;
   else
    ret = VM_FAULT_NOPAGE;

   pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  }
 } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
  ret = do_read_fault(vmf);
 else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
  ret = do_cow_fault(vmf);
 else
  ret = do_shared_fault(vmf);

 /* preallocated pagetable is unused: free it */
 if (vmf->prealloc_pte) {
  pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
  vmf->prealloc_pte = NULL;
 }
 return ret;
}

int numa_migrate_check(struct folio *folio, struct vm_fault *vmf,
        unsigned long addr, int *flags,
        bool writable, int *last_cpupid)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;

 /*
  * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
  * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
  * the case where a mapping is writable but the process never writes
  * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
  * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
  * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
 */
 if (!writable)
  *flags |= TNF_NO_GROUP;

 /*
  * Flag if the folio is shared between multiple address spaces. This
  * is later used when determining whether to group tasks together
 */
 if (folio_maybe_mapped_shared(folio) && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
  *flags |= TNF_SHARED;
 /*
  * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
  * to record page access time.  So use default value.
 */
 if (folio_use_access_time(folio))
  *last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
 else
  *last_cpupid = folio_last_cpupid(folio);

 /* Record the current PID acceesing VMA */
 vma_set_access_pid_bit(vma);

 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
#ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
 count_memcg_folio_events(folio, NUMA_HINT_FAULTS, 1);
#endif
 if (folio_nid(folio) == numa_node_id()) {
  count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
  *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
 }

 return mpol_misplaced(folio, vmf, addr);
}

static void numa_rebuild_single_mapping(struct vm_fault *vmf, struct vm_area_struct *vma,
     unsigned long fault_addr, pte_t *fault_pte,
     bool writable)
{
 pte_t pte, old_pte;

 old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, fault_addr, fault_pte);
 pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
 pte = pte_mkyoung(pte);
 if (writable)
  pte = pte_mkwrite(pte, vma);
 ptep_modify_prot_commit(vma, fault_addr, fault_pte, old_pte, pte);
 update_mmu_cache_range(vmf, vma, fault_addr, fault_pte, 1);
}

static void numa_rebuild_large_mapping(struct vm_fault *vmf, struct vm_area_struct *vma,
           struct folio *folio, pte_t fault_pte,
           bool ignore_writable, bool pte_write_upgrade)
{
 int nr = pte_pfn(fault_pte) - folio_pfn(folio);
 unsigned long start, end, addr = vmf->address;
 unsigned long addr_start = addr - (nr << PAGE_SHIFT);
 unsigned long pt_start = ALIGN_DOWN(addr, PMD_SIZE);
 pte_t *start_ptep;

 /* Stay within the VMA and within the page table. */
 start = max3(addr_start, pt_start, vma->vm_start);
 end = min3(addr_start + folio_size(folio), pt_start + PMD_SIZE,
     vma->vm_end);
 start_ptep = vmf->pte - ((addr - start) >> PAGE_SHIFT);

 /* Restore all PTEs' mapping of the large folio */
 for (addr = start; addr != end; start_ptep++, addr += PAGE_SIZE) {
  pte_t ptent = ptep_get(start_ptep);
  bool writable = false;

  if (!pte_present(ptent) || !pte_protnone(ptent))
   continue;

  if (pfn_folio(pte_pfn(ptent)) != folio)
   continue;

  if (!ignore_writable) {
   ptent = pte_modify(ptent, vma->vm_page_prot);
   writable = pte_write(ptent);
   if (!writable && pte_write_upgrade &&
       can_change_pte_writable(vma, addr, ptent))
    writable = true;
  }

  numa_rebuild_single_mapping(vmf, vma, addr, start_ptep, writable);
 }
}

static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 struct folio *folio = NULL;
 int nid = NUMA_NO_NODE;
 bool writable = false, ignore_writable = false;
 bool pte_write_upgrade = vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma);
 int last_cpupid;
 int target_nid;
 pte_t pte, old_pte;
 int flags = 0, nr_pages;

 /*
  * The pte cannot be used safely until we verify, while holding the page
  * table lock, that its contents have not changed during fault handling.
 */
 spin_lock(vmf->ptl);
 /* Read the live PTE from the page tables: */
 old_pte = ptep_get(vmf->pte);

 if (unlikely(!pte_same(old_pte, vmf->orig_pte))) {
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  return 0;
 }

 pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);

 /*
  * Detect now whether the PTE could be writable; this information
  * is only valid while holding the PT lock.
 */
 writable = pte_write(pte);
 if (!writable && pte_write_upgrade &&
     can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
  writable = true;

 folio = vm_normal_folio(vma, vmf->address, pte);
 if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
  goto out_map;

 nid = folio_nid(folio);
 nr_pages = folio_nr_pages(folio);

 target_nid = numa_migrate_check(folio, vmf, vmf->address, &flags,
     writable, &last_cpupid);
 if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
  goto out_map;
 if (migrate_misplaced_folio_prepare(folio, vma, target_nid)) {
  flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
  goto out_map;
 }
 /* The folio is isolated and isolation code holds a folio reference. */
 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 writable = false;
 ignore_writable = true;

 /* Migrate to the requested node */
 if (!migrate_misplaced_folio(folio, target_nid)) {
  nid = target_nid;
  flags |= TNF_MIGRATED;
  task_numa_fault(last_cpupid, nid, nr_pages, flags);
  return 0;
 }

 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
           vmf->address, &vmf->ptl);
 if (unlikely(!vmf->pte))
  return 0;
 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
  pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
  return 0;
 }
out_map:
 /*
  * Make it present again, depending on how arch implements
  * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
 */
 if (folio && folio_test_large(folio))
  numa_rebuild_large_mapping(vmf, vma, folio, pte, ignore_writable,
        pte_write_upgrade);
 else
  numa_rebuild_single_mapping(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte,
         writable);
 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);

 if (nid != NUMA_NO_NODE)
  task_numa_fault(last_cpupid, nid, nr_pages, flags);
 return 0;
}

static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 if (vma_is_anonymous(vma))
  return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
 if (vma->vm_ops->huge_fault)
  return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
 return VM_FAULT_FALLBACK;
}

/* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
{
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
 vm_fault_t ret;

 if (vma_is_anonymous(vma)) {
  if (likely(!unshare) &&
      userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd)) {
   if (userfaultfd_wp_async(vmf->vma))
    goto split;
   return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
  }
  return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
 }

 if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
  if (vma->vm_ops->huge_fault) {
   ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
   if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
    return ret;
  }
 }

split:
 /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
 __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false);

 return VM_FAULT_FALLBACK;
}

static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
{
#if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&   \
 defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
 if (vma_is_anonymous(vma))
  return VM_FAULT_FALLBACK;
 if (vma->vm_ops->huge_fault)
  return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
#endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 return VM_FAULT_FALLBACK;
}

static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
{
#if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&   \
 defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
 struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 vm_fault_t ret;

 /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
 if (vma_is_anonymous(vma))
  goto split;
 if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
  if (vma->vm_ops->huge_fault) {
   ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
   if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
    return ret;
  }
 }
split:
 /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
 __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
#endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
 return VM_FAULT_FALLBACK;
}

/*
 * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
 * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
 * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
 *
 * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
 * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
 * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
 *
 * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
 * concurrent faults).
 *
 * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
 * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
 */
static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
{
 pte_t entry;

 if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
  /*
   * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
   * want to allocate huge page, and if we expose page table
   * for an instant, it will be difficult to retract from
   * concurrent faults and from rmap lookups.
 */
  vmf->pte = NULL;
  vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
 } else {
  pmd_t dummy_pmdval;

  /*
   * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
   * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
   * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
   * it into a huge pmd: just retry later if so.
   *
   * Use the maywrite version to indicate that vmf->pte may be
   * modified, but since we will use pte_same() to detect the
   * change of the !pte_none() entry, there is no need to recheck
   * the pmdval. Here we chooes to pass a dummy variable instead
   * of NULL, which helps new user think about why this place is
   * special.
 */
  vmf->pte = pte_offset_map_rw_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
          vmf->address, &dummy_pmdval,
          &vmf->ptl);
  if (unlikely(!vmf->pte))
   return 0;
  vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
  vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;

  if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
   pte_unmap(vmf->pte);
   vmf->pte = NULL;
  }
 }

 if (!vmf->pte)
  return do_pte_missing(vmf);

 if (!pte_present(vmf->orig_pte))
  return do_swap_page(vmf);

 if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
  return do_numa_page(vmf);

 spin_lock(vmf->ptl);
 entry = vmf->orig_pte;
 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
  update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
  goto unlock;
 }
 if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
  if (!pte_write(entry))
   return do_wp_page(vmf);
  else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
   entry = pte_mkdirty(entry);
 }
 entry = pte_mkyoung(entry);
 if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
    vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
  update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
    vmf->pte, 1);
 } else {
  /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
  if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
   goto unlock;
  /*
   * This is needed only for protection faults but the arch code
   * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
   * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
   * with threads.
 */
  if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
   flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
           vmf->pte);
 }
unlock:
 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
 return 0;
}

/*
 * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
 * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
 * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
 * and __folio_lock_or_retry().
 */
static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
  unsigned long address, unsigned int flags)
{
 struct vm_fault vmf = {
  .vma = vma,
  .address = address & PAGE_MASK,
  .real_address = address,
  .flags = flags,
  .pgoff = linear_page_index(vma, address),
  .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
 };
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
 pgd_t *pgd;
 p4d_t *p4d;
 vm_fault_t ret;

 pgd = pgd_offset(mm, address);
 p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
 if (!p4d)
  return VM_FAULT_OOM;

 vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
 if (!vmf.pud)
  return VM_FAULT_OOM;
retry_pud:
 if (pud_none(*vmf.pud) &&
     thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags,
    TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, PUD_ORDER)) {
  ret = create_huge_pud(&vmf);
  if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
   return ret;
 } else {
  pud_t orig_pud = *vmf.pud;

  barrier();
  if (pud_trans_huge(orig_pud)) {

   /*
    * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
    * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
 */
   if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
    ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
    if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
     return ret;
   } else {
    huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
    return 0;
   }
  }
 }

 vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
 if (!vmf.pmd)
  return VM_FAULT_OOM;

 /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
 if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
  goto retry_pud;

 if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
     thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags,
    TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, PMD_ORDER)) {
  ret = create_huge_pmd(&vmf);
  if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
   return ret;
 } else {
  vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);

  if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
   VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
       !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
   if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
    pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
   return 0;
  }
  if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd)) {
   if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
    return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);

   if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
       !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
    ret = wp_huge_pmd(&vmf);
    if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
     return ret;
   } else {
    huge_pmd_set_accessed(&vmf);
    return 0;
   }
  }
 }

 return handle_pte_fault(&vmf);
}

/**
 * mm_account_fault - Do page fault accounting
 * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
 * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
 *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
 *        the task who triggered this page fault.
 * @address: the faulted address.
 * @flags: the fault flags.
 * @ret: the fault retcode.
 *
 * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
 * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
 * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
 * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
 */
static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
        unsigned long address, unsigned int flags,
        vm_fault_t ret)
{
 bool major;

 /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
 if (ret & VM_FAULT_RETRY)
  return;

 /*
  * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
  * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
  * which ignore failed cases.
 */
 count_vm_event(PGFAULT);
 count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);

 /*
  * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
  * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
  * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
  * counter.  We should use the hw profiling for that.
 */
 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
  return;

 /*
  * We define the fault as a major fault when the final successful fault
  * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
  * handle it immediately previously).
 */
 major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);

 if (major)
  current->maj_flt++;
 else
  current->min_flt++;

 /*
  * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
  * accounting for the per thread fault counters who triggered the
  * fault, and we skip the perf event updates.
 */
 if (!regs)
  return;

 if (major)
  perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
 else
  perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
}

#ifdef CONFIG_LRU_GEN
static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
{
 /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
 current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
}

static void lru_gen_exit_fault(void)
{
 current->in_lru_fault = false;
}
#else
static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
{
}

static void lru_gen_exit_fault(void)
{
}
#endif /* CONFIG_LRU_GEN */

static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
           unsigned int *flags)
{
 if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
  if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
   return VM_FAULT_SIGSEGV;
  /*
   * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
   * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
 */
  if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
   *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
 } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
  /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
  if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
   return VM_FAULT_SIGSEGV;
  /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
  if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
     !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
   return VM_FAULT_SIGSEGV;
 }
#ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
 /*
  * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
  * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
 */
 if (WARN_ON_ONCE((*flags &
   (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
   (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
  return VM_FAULT_SIGSEGV;
#endif

 return 0;
}

/*
 * By the time we get here, we already hold either the VMA lock or the
 * mmap_lock (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).
 *
 * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
 * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
 */
vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
      unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
{
 /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 vm_fault_t ret;
 bool is_droppable;

 __set_current_state(TASK_RUNNING);

 ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
 if (ret)
  goto out;

 if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
         flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
         flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
  ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
  goto out;
 }

 is_droppable = !!(vma->vm_flags & VM_DROPPABLE);

 /*
  * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
  * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
 */
 if (flags & FAULT_FLAG_USER)
  mem_cgroup_enter_user_fault();

 lru_gen_enter_fault(vma);

 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
  ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
 else
  ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);

 /*
  * Warning: It is no longer safe to dereference vma-> after this point,
  * because mmap_lock might have been dropped by __handle_mm_fault(), so
  * vma might be destroyed from underneath us.
 */

 lru_gen_exit_fault();

 /* If the mapping is droppable, then errors due to OOM aren't fatal. */
 if (is_droppable)
  ret &= ~VM_FAULT_OOM;

 if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
  mem_cgroup_exit_user_fault();
  /*
   * The task may have entered a memcg OOM situation but
   * if the allocation error was handled gracefully (no
   * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
   * Just clean up the OOM state peacefully.
 */
  if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
   mem_cgroup_oom_synchronize(false);
 }
out:
 mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);

#ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
/*
 * Allocate p4d page table.
 * We've already handled the fast-path in-line.
 */
int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
{
 p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
 if (!new)
  return -ENOMEM;

 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 if (pgd_present(*pgd)) { /* Another has populated it */
  p4d_free(mm, new);
 } else {
  smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
  pgd_populate(mm, pgd, new);
 }
 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 return 0;
}
#endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */

#ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
/*
 * Allocate page upper directory.
 * We've already handled the fast-path in-line.
 */
int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
{
 pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
 if (!new)
  return -ENOMEM;

 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 if (!p4d_present(*p4d)) {
  mm_inc_nr_puds(mm);
  smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
  p4d_populate(mm, p4d, new);
 } else /* Another has populated it */
  pud_free(mm, new);
 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 return 0;
}
#endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */

#ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
/*
 * Allocate page middle directory.
 * We've already handled the fast-path in-line.
 */
int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
{
 spinlock_t *ptl;
 pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
 if (!new)
  return -ENOMEM;

 ptl = pud_lock(mm, pud);
 if (!pud_present(*pud)) {
  mm_inc_nr_pmds(mm);
  smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
  pud_populate(mm, pud, new);
 } else { /* Another has populated it */
  pmd_free(mm, new);
 }
 spin_unlock(ptl);
 return 0;
}
#endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */

static inline void pfnmap_args_setup(struct follow_pfnmap_args *args,
         spinlock_t *lock, pte_t *ptep,
         pgprot_t pgprot, unsigned long pfn_base,
         unsigned long addr_mask, bool writable,
         bool special)
{
 args->lock = lock;
 args->ptep = ptep;
 args->pfn = pfn_base + ((args->address & ~addr_mask) >> PAGE_SHIFT);
 args->addr_mask = addr_mask;
 args->pgprot = pgprot;
 args->writable = writable;
 args->special = special;
}

static inline void pfnmap_lockdep_assert(struct vm_area_struct *vma)
{
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
 struct file *file = vma->vm_file;
 struct address_space *mapping = file ? file->f_mapping : NULL;

 if (mapping)
  lockdep_assert(lockdep_is_held(&mapping->i_mmap_rwsem) ||
          lockdep_is_held(&vma->vm_mm->mmap_lock));
 else
  lockdep_assert(lockdep_is_held(&vma->vm_mm->mmap_lock));
#endif
}

/**
 * follow_pfnmap_start() - Look up a pfn mapping at a user virtual address
 * @args: Pointer to struct @follow_pfnmap_args
 *
 * The caller needs to setup args->vma and args->address to point to the
 * virtual address as the target of such lookup.  On a successful return,
 * the results will be put into other output fields.
 *
 * After the caller finished using the fields, the caller must invoke
 * another follow_pfnmap_end() to proper releases the locks and resources
 * of such look up request.
 *
 * During the start() and end() calls, the results in @args will be valid
 * as proper locks will be held.  After the end() is called, all the fields
 * in @follow_pfnmap_args will be invalid to be further accessed.  Further
 * use of such information after end() may require proper synchronizations
 * by the caller with page table updates, otherwise it can create a
 * security bug.
 *
 * If the PTE maps a refcounted page, callers are responsible to protect
 * against invalidation with MMU notifiers; otherwise access to the PFN at
 * a later point in time can trigger use-after-free.
 *
 * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
 * should be taken for read, and the mmap semaphore cannot be released
 * before the end() is invoked.
 *
 * This function must not be used to modify PTE content.
 *
 * Return: zero on success, negative otherwise.
 */
int follow_pfnmap_start(struct follow_pfnmap_args *args)
{
 struct vm_area_struct *vma = args->vma;
 unsigned long address = args->address;
 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 spinlock_t *lock;
 pgd_t *pgdp;
 p4d_t *p4dp, p4d;
 pud_t *pudp, pud;
 pmd_t *pmdp, pmd;
 pte_t *ptep, pte;

 pfnmap_lockdep_assert(vma);

 if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
  goto out;

 if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
  goto out;
retry:
 pgdp = pgd_offset(mm, address);
 if (pgd_none(*pgdp) || unlikely(pgd_bad(*pgdp)))
  goto out;

 p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
 if (p4d_none(p4d) || unlikely(p4d_bad(p4d)))
  goto out;

 pudp = pud_offset(p4dp, address);
 pud = READ_ONCE(*pudp);
 if (pud_none(pud))
  goto out;
 if (pud_leaf(pud)) {
  lock = pud_lock(mm, pudp);
  if (!unlikely(pud_leaf(pud))) {
   spin_unlock(lock);
   goto retry;
  }
  pfnmap_args_setup(args, lock, NULL, pud_pgprot(pud),
      pud_pfn(pud), PUD_MASK, pud_write(pud),
      pud_special(pud));
  return 0;
 }

 pmdp = pmd_offset(pudp, address);
 pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
 if (pmd_leaf(pmd)) {
  lock = pmd_lock(mm, pmdp);
  if (!unlikely(pmd_leaf(pmd))) {
   spin_unlock(lock);
   goto retry;
  }
  pfnmap_args_setup(args, lock, NULL, pmd_pgprot(pmd),
      pmd_pfn(pmd), PMD_MASK, pmd_write(pmd),
      pmd_special(pmd));
  return 0;
 }

 ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, address, &lock);
 if (!ptep)
  goto out;
 pte = ptep_get(ptep);
 if (!pte_present(pte))
  goto unlock;
 pfnmap_args_setup(args, lock, ptep, pte_pgprot(pte),
     pte_pfn(pte), PAGE_MASK, pte_write(pte),
     pte_special(pte));
 return 0;
unlock:
 pte_unmap_unlock(ptep, lock);
out:
 return -EINVAL;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pfnmap_start);

/**
 * follow_pfnmap_end(): End a follow_pfnmap_start() process
 * @args: Pointer to struct @follow_pfnmap_args
 *
 * Must be used in pair of follow_pfnmap_start().  See the start() function
 * above for more information.
 */
void follow_pfnmap_end(struct follow_pfnmap_args *args)
{
 if (args->lock)
  spin_unlock(args->lock);
 if (args->ptep)
  pte_unmap(args->ptep);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pfnmap_end);

#ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
/**
 * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
 * @vma: the vma to access
 * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
 * @buf: buffer to read/write
 * @len: length of transfer
 * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
 *
 * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
 * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
 * not page based.
 */
int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
   void *buf, int len, int write)
{
 resource_size_t phys_addr;
 pgprot_t prot = __pgprot(0);
 void __iomem *maddr;
 int offset = offset_in_page(addr);
 int ret = -EINVAL;
 bool writable;
 struct follow_pfnmap_args args = { .vma = vma, .address = addr };

retry:
 if (follow_pfnmap_start(&args))
  return -EINVAL;
 prot = args.pgprot;
 phys_addr = (resource_size_t)args.pfn << PAGE_SHIFT;
 writable = args.writable;
 follow_pfnmap_end(&args);

 if ((write & FOLL_WRITE) && !writable)
  return -EINVAL;

 maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
 if (!maddr)
  return -ENOMEM;

 if (follow_pfnmap_start(&args))
  goto out_unmap;

 if ((pgprot_val(prot) != pgprot_val(args.pgprot)) ||
     (phys_addr != (args.pfn << PAGE_SHIFT)) ||
     (writable != args.writable)) {
  follow_pfnmap_end(&args);
  iounmap(maddr);
  goto retry;
 }

 if (write)
  memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
 else
  memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
 ret = len;
 follow_pfnmap_end(&args);
out_unmap:
 iounmap(maddr);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
#endif

/*
 * Access another process' address space as given in mm.
 */
static int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
         void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
{
 void *old_buf = buf;
 int write = gup_flags & FOLL_WRITE;

 if (mmap_read_lock_killable(mm))
  return 0;

 /* Untag the address before looking up the VMA */
 addr = untagged_addr_remote(mm, addr);

 /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
 if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
  return 0;

 /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
 while (len) {
  int bytes, offset;
  void *maddr;
  struct folio *folio;
  struct vm_area_struct *vma = NULL;
  struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
            gup_flags, &vma);

  if (IS_ERR(page)) {
   /* We might need to expand the stack to access it */
   vma = vma_lookup(mm, addr);
   if (!vma) {
    vma = expand_stack(mm, addr);

    /* mmap_lock was dropped on failure */
    if (!vma)
     return buf - old_buf;

    /* Try again if stack expansion worked */
    continue;
   }

   /*
    * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
    * we can access using slightly different code.
 */
   bytes = 0;
#ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
   if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
    bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
           len, write);
#endif
   if (bytes <= 0)
    break;
  } else {
   folio = page_folio(page);
   bytes = len;
   offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
   if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
    bytes = PAGE_SIZE-offset;

   maddr = kmap_local_folio(folio, folio_page_idx(folio, page) * PAGE_SIZE);
   if (write) {
    copy_to_user_page(vma, page, addr,
        maddr + offset, buf, bytes);
    folio_mark_dirty_lock(folio);
   } else {
    copy_from_user_page(vma, page, addr,
          buf, maddr + offset, bytes);
   }
   folio_release_kmap(folio, maddr);
  }
  len -= bytes;
  buf += bytes;
  addr += bytes;
 }
 mmap_read_unlock(mm);

 return buf - old_buf;
}

/**
 * access_remote_vm - access another process' address space
 * @mm:  the mm_struct of the target address space
 * @addr: start address to access
 * @buf: source or destination buffer
 * @len: number of bytes to transfer
 * @gup_flags: flags modifying lookup behaviour
 *
 * The caller must hold a reference on @mm.
 *
 * Return: number of bytes copied from source to destination.
 */
int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
{
 return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
}

/*
 * Access another process' address space.
 * Source/target buffer must be kernel space,
 * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
 */
int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
  void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
{
 struct mm_struct *mm;
 int ret;

 mm = get_task_mm(tsk);
 if (!mm)
  return 0;

 ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);

 mmput(mm);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);

#ifdef CONFIG_BPF_SYSCALL
/*
 * Copy a string from another process's address space as given in mm.
 * If there is any error return -EFAULT.
 */
static int __copy_remote_vm_str(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
    void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
{
 void *old_buf = buf;
 int err = 0;

 *(char *)buf = '\0';

 if (mmap_read_lock_killable(mm))
  return -EFAULT;

 addr = untagged_addr_remote(mm, addr);

 /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
 if (!vma_lookup(mm, addr)) {
  err = -EFAULT;
  goto out;
 }

 while (len) {
  int bytes, offset, retval;
  void *maddr;
  struct folio *folio;
  struct page *page;
  struct vm_area_struct *vma = NULL;

  page = get_user_page_vma_remote(mm, addr, gup_flags, &vma);
  if (IS_ERR(page)) {
   /*
    * Treat as a total failure for now until we decide how
    * to handle the CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT case and
    * stack expansion.
 */
   *(char *)buf = '\0';
   err = -EFAULT;
   goto out;
  }

  folio = page_folio(page);
  bytes = len;
  offset = addr & (PAGE_SIZE - 1);
  if (bytes > PAGE_SIZE - offset)
   bytes = PAGE_SIZE - offset;

  maddr = kmap_local_folio(folio, folio_page_idx(folio, page) * PAGE_SIZE);
  retval = strscpy(buf, maddr + offset, bytes);
  if (retval >= 0) {
   /* Found the end of the string */
   buf += retval;
   folio_release_kmap(folio, maddr);
   break;
  }

  buf += bytes - 1;
  /*
   * Because strscpy always NUL terminates we need to
   * copy the last byte in the page if we are going to
   * load more pages
 */
  if (bytes != len) {
   addr += bytes - 1;
   copy_from_user_page(vma, page, addr, buf, maddr + (PAGE_SIZE - 1), 1);
   buf += 1;
   addr += 1;
  }
  len -= bytes;

  folio_release_kmap(folio, maddr);
 }

out:
 mmap_read_unlock(mm);
 if (err)
  return err;
 return buf - old_buf;
}

/**
 * copy_remote_vm_str - copy a string from another process's address space.
 * @tsk: the task of the target address space
 * @addr: start address to read from
 * @buf: destination buffer
 * @len: number of bytes to copy
 * @gup_flags: flags modifying lookup behaviour
 *
 * The caller must hold a reference on @mm.
 *
 * Return: number of bytes copied from @addr (source) to @buf (destination);
 * not including the trailing NUL. Always guaranteed to leave NUL-terminated
 * buffer. On any error, return -EFAULT.
 */
int copy_remote_vm_str(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
         void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
{
 struct mm_struct *mm;
 int ret;

 if (unlikely(len == 0))
  return 0;

 mm = get_task_mm(tsk);
 if (!mm) {
  *(char *)buf = '\0';
  return -EFAULT;
 }

 ret = __copy_remote_vm_str(mm, addr, buf, len, gup_flags);

 mmput(mm);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(copy_remote_vm_str);
#endif /* CONFIG_BPF_SYSCALL */

/*
 * Print the name of a VMA.
 */
void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
{
 struct mm_struct *mm = current->mm;
 struct vm_area_struct *vma;

 /*
  * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
 */
 if (!mmap_read_trylock(mm))
  return;

 vma = vma_lookup(mm, ip);
 if (vma && vma->vm_file) {
  struct file *f = vma->vm_file;
  ip -= vma->vm_start;
  ip += vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
  printk("%s%pD[%lx,%lx+%lx]", prefix, f, ip,
    vma->vm_start,
    vma->vm_end - vma->vm_start);
 }
 mmap_read_unlock(mm);
}

#if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
void __might_fault(const char *file, int line)
{
 if (pagefault_disabled())
  return;
 __might_sleep(file, line);
 if (current->mm)
  might_lock_read(¤t->mm->mmap_lock);
}
EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
#endif

#if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
/*
 * Process all subpages of the specified huge page with the specified
 * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
 * cache lines hot.
 */
static inline int process_huge_page(
 unsigned long addr_hint, unsigned int nr_pages,
 int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
 void *arg)
{
 int i, n, base, l, ret;
 unsigned long addr = addr_hint &
  ~(((unsigned long)nr_pages << PAGE_SHIFT) - 1);

 /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
 might_sleep();
 n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
 if (2 * n <= nr_pages) {
  /* If target subpage in first half of huge page */
  base = 0;
  l = n;
  /* Process subpages at the end of huge page */
  for (i = nr_pages - 1; i >= 2 * n; i--) {
   cond_resched();
   ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
   if (ret)
    return ret;
  }
 } else {
  /* If target subpage in second half of huge page */
  base = nr_pages - 2 * (nr_pages - n);
  l = nr_pages - n;
  /* Process subpages at the begin of huge page */
  for (i = 0; i < base; i++) {
   cond_resched();
   ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
   if (ret)
    return ret;
  }
 }
 /*
  * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
  * towards the target subpage
 */
 for (i = 0; i < l; i++) {
  int left_idx = base + i;
  int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;

  cond_resched();
  ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
  if (ret)
   return ret;
  cond_resched();
  ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
  if (ret)
   return ret;
 }
 return 0;
}

static void clear_gigantic_page(struct folio *folio, unsigned long addr_hint,
    unsigned int nr_pages)
{
 unsigned long addr = ALIGN_DOWN(addr_hint, folio_size(folio));
 int i;

 might_sleep();
 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
  cond_resched();
  clear_user_highpage(folio_page(folio, i), addr + i * PAGE_SIZE);
 }
}

static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
{
 struct folio *folio = arg;

 clear_user_highpage(folio_page(folio, idx), addr);
 return 0;
}

/**
 * folio_zero_user - Zero a folio which will be mapped to userspace.
 * @folio: The folio to zero.
 * @addr_hint: The address will be accessed or the base address if uncelar.
 */
void folio_zero_user(struct folio *folio, unsigned long addr_hint)
{
 unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(folio);

 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES))
  clear_gigantic_page(folio, addr_hint, nr_pages);
 else
  process_huge_page(addr_hint, nr_pages, clear_subpage, folio);
}

static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
       unsigned long addr_hint,
       struct vm_area_struct *vma,
       unsigned int nr_pages)
{
 unsigned long addr = ALIGN_DOWN(addr_hint, folio_size(dst));
 struct page *dst_page;
 struct page *src_page;
 int i;

 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
  dst_page = folio_page(dst, i);
  src_page = folio_page(src, i);

  cond_resched();
  if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
       addr + i*PAGE_SIZE, vma))
   return -EHWPOISON;
 }
 return 0;
}

struct copy_subpage_arg {
 struct folio *dst;
 struct folio *src;
 struct vm_area_struct *vma;
};

static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
{
 struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
 struct page *dst = folio_page(copy_arg->dst, idx);
 struct page *src = folio_page(copy_arg->src, idx);

 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, copy_arg->vma))
  return -EHWPOISON;
 return 0;
}

int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
     unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
{
 unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst);
 struct copy_subpage_arg arg = {
  .dst = dst,
  .src = src,
  .vma = vma,
 };

 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES))
  return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr_hint, vma, nr_pages);

 return process_huge_page(addr_hint, nr_pages, copy_subpage, &arg);
}

long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
      const void __user *usr_src,
      bool allow_pagefault)
{
 void *kaddr;
 unsigned long i, rc = 0;
 unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
 unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
 struct page *subpage;

 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
  subpage = folio_page(dst_folio, i);
  kaddr = kmap_local_page(subpage);
  if (!allow_pagefault)
   pagefault_disable();
  rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
  if (!allow_pagefault)
   pagefault_enable();
  kunmap_local(kaddr);

  ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
  if (rc)
   break;

  flush_dcache_page(subpage);

  cond_resched();
 }
 return ret_val;
}
#endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */

#if defined(CONFIG_SPLIT_PTE_PTLOCKS) && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS

static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;

void __init ptlock_cache_init(void)
{
 page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
   SLAB_PANIC, NULL);
}

bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
{
 spinlock_t *ptl;

 ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
 if (!ptl)
  return false;
 ptdesc->ptl = ptl;
 return true;
}

void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
{
 if (ptdesc->ptl)
  kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
}
#endif

void vma_pgtable_walk_begin(struct vm_area_struct *vma)
{
 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
  hugetlb_vma_lock_read(vma);
}

void vma_pgtable_walk_end(struct vm_area_struct *vma)
{
 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
  hugetlb_vma_unlock_read(vma);
}