include/linux/memremap.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _LINUX_MEMREMAP_H_
   3 #define _LINUX_MEMREMAP_H_
   4
   5 #include <linux/mmzone.h>
   6 #include <linux/range.h>
   7 #include <linux/ioport.h>
   8 #include <linux/percpu-refcount.h>
   9
  10 struct resource;
  11 struct device;
  12
  13 /**
  14  * struct vmem_altmap - pre-allocated storage for vmemmap_populate
  15  * @base_pfn: base of the entire dev_pagemap mapping
  16  * @reserve: pages mapped, but reserved for driver use (relative to @base)
  17  * @free: free pages set aside in the mapping for memmap storage
  18  * @align: pages reserved to meet allocation alignments
  19  * @alloc: track pages consumed, private to vmemmap_populate()
  20  */
  21 struct vmem_altmap {
  22         unsigned long base_pfn;
  23         const unsigned long end_pfn;
  24         const unsigned long reserve;
  25         unsigned long free;
  26         unsigned long align;
  27         unsigned long alloc;
  28 };
  29
  30 /*
  31  * Specialize ZONE_DEVICE memory into multiple types each has a different
  32  * usage.
  33  *
  34  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE:
  35  * Device memory that is not directly addressable by the CPU: CPU can neither
  36  * read nor write private memory. In this case, we do still have struct pages
  37  * backing the device memory. Doing so simplifies the implementation, but it is
  38  * important to remember that there are certain points at which the struct page
  39  * must be treated as an opaque object, rather than a "normal" struct page.
  40  *
  41  * A more complete discussion of unaddressable memory may be found in
  42  * include/linux/hmm.h and Documentation/mm/hmm.rst.
  43  *
  44  * MEMORY_DEVICE_COHERENT:
  45  * Device memory that is cache coherent from device and CPU point of view. This
  46  * is used on platforms that have an advanced system bus (like CAPI or CXL). A
  47  * driver can hotplug the device memory using ZONE_DEVICE and with that memory
  48  * type. Any page of a process can be migrated to such memory. However no one
  49  * should be allowed to pin such memory so that it can always be evicted.
  50  *
  51  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX:
  52  * Host memory that has similar access semantics as System RAM i.e. DMA
  53  * coherent and supports page pinning. In support of coordinating page
  54  * pinning vs other operations MEMORY_DEVICE_FS_DAX arranges for a
  55  * wakeup event whenever a page is unpinned and becomes idle. This
  56  * wakeup is used to coordinate physical address space management (ex:
  57  * fs truncate/hole punch) vs pinned pages (ex: device dma).
  58  *
  59  * MEMORY_DEVICE_GENERIC:
  60  * Host memory that has similar access semantics as System RAM i.e. DMA
  61  * coherent and supports page pinning. This is for example used by DAX devices
  62  * that expose memory using a character device.
  63  *
  64  * MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA:
  65  * Device memory residing in a PCI BAR intended for use with Peer-to-Peer
  66  * transactions.
  67  */
  68 enum memory_type {
  69         /* 0 is reserved to catch uninitialized type fields */
  70         MEMORY_DEVICE_PRIVATE = 1,
  71         MEMORY_DEVICE_COHERENT,
  72         MEMORY_DEVICE_FS_DAX,
  73         MEMORY_DEVICE_GENERIC,
  74         MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA,
  75 };
  76
  77 struct dev_pagemap_ops {
  78         /*
  79          * Called once the page refcount reaches 0.  The reference count will be
  80          * reset to one by the core code after the method is called to prepare
  81          * for handing out the page again.
  82          */
  83         void (*page_free)(struct page *page);
  84
  85         /*
  86          * Used for private (un-addressable) device memory only.  Must migrate
  87          * the page back to a CPU accessible page.
  88          */
  89         vm_fault_t (*migrate_to_ram)(struct vm_fault *vmf);
  90
  91         /*
  92          * Handle the memory failure happens on a range of pfns.  Notify the
  93          * processes who are using these pfns, and try to recover the data on
  94          * them if necessary.  The mf_flags is finally passed to the recover
  95          * function through the whole notify routine.
  96          *
  97          * When this is not implemented, or it returns -EOPNOTSUPP, the caller
  98          * will fall back to a common handler called mf_generic_kill_procs().
  99          */
 100         int (*memory_failure)(struct dev_pagemap *pgmap, unsigned long pfn,
 101                               unsigned long nr_pages, int mf_flags);
 102 };
 103
 104 #define PGMAP_ALTMAP_VALID      (1 << 0)
 105
 106 /**
 107  * struct dev_pagemap - metadata for ZONE_DEVICE mappings
 108  * @altmap: pre-allocated/reserved memory for vmemmap allocations
 109  * @ref: reference count that pins the devm_memremap_pages() mapping
 110  * @done: completion for @ref
 111  * @type: memory type: see MEMORY_* in memory_hotplug.h
 112  * @flags: PGMAP_* flags to specify defailed behavior
 113  * @vmemmap_shift: structural definition of how the vmemmap page metadata
 114  *      is populated, specifically the metadata page order.
 115  *      A zero value (default) uses base pages as the vmemmap metadata
 116  *      representation. A bigger value will set up compound struct pages
 117  *      of the requested order value.
 118  * @ops: method table
 119  * @owner: an opaque pointer identifying the entity that manages this
 120  *      instance.  Used by various helpers to make sure that no
 121  *      foreign ZONE_DEVICE memory is accessed.
 122  * @nr_range: number of ranges to be mapped
 123  * @range: range to be mapped when nr_range == 1
 124  * @ranges: array of ranges to be mapped when nr_range > 1
 125  */
 126 struct dev_pagemap {
 127         struct vmem_altmap altmap;
 128         struct percpu_ref ref;
 129         struct completion done;
 130         enum memory_type type;
 131         unsigned int flags;
 132         unsigned long vmemmap_shift;
 133         const struct dev_pagemap_ops *ops;
 134         void *owner;
 135         int nr_range;
 136         union {
 137                 struct range range;
 138                 DECLARE_FLEX_ARRAY(struct range, ranges);
 139         };
 140 };
 141
 142 static inline bool pgmap_has_memory_failure(struct dev_pagemap *pgmap)
 143 {
 144         return pgmap->ops && pgmap->ops->memory_failure;
 145 }
 146
 147 static inline struct vmem_altmap *pgmap_altmap(struct dev_pagemap *pgmap)
 148 {
 149         if (pgmap->flags & PGMAP_ALTMAP_VALID)
 150                 return &pgmap->altmap;
 151         return NULL;
 152 }
 153
 154 static inline unsigned long pgmap_vmemmap_nr(struct dev_pagemap *pgmap)
 155 {
 156         return 1 << pgmap->vmemmap_shift;
 157 }
 158
 159 static inline bool is_device_private_page(const struct page *page)
 160 {
 161         return IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) &&
 162                 is_zone_device_page(page) &&
 163                 page->pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
 164 }
 165
 166 static inline bool folio_is_device_private(const struct folio *folio)
 167 {
 168         return is_device_private_page(&folio->page);
 169 }
 170
 171 static inline bool is_pci_p2pdma_page(const struct page *page)
 172 {
 173         return IS_ENABLED(CONFIG_PCI_P2PDMA) &&
 174                 is_zone_device_page(page) &&
 175                 page->pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
 176 }
 177
 178 static inline bool is_device_coherent_page(const struct page *page)
 179 {
 180         return is_zone_device_page(page) &&
 181                 page->pgmap->type == MEMORY_DEVICE_COHERENT;
 182 }
 183
 184 static inline bool folio_is_device_coherent(const struct folio *folio)
 185 {
 186         return is_device_coherent_page(&folio->page);
 187 }
 188
 189 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
 190 void zone_device_page_init(struct page *page);
 191 void *memremap_pages(struct dev_pagemap *pgmap, int nid);
 192 void memunmap_pages(struct dev_pagemap *pgmap);
 193 void *devm_memremap_pages(struct device *dev, struct dev_pagemap *pgmap);
 194 void devm_memunmap_pages(struct device *dev, struct dev_pagemap *pgmap);
 195 struct dev_pagemap *get_dev_pagemap(unsigned long pfn,
 196                 struct dev_pagemap *pgmap);
 197 bool pgmap_pfn_valid(struct dev_pagemap *pgmap, unsigned long pfn);
 198
 199 unsigned long vmem_altmap_offset(struct vmem_altmap *altmap);
 200 void vmem_altmap_free(struct vmem_altmap *altmap, unsigned long nr_pfns);
 201 unsigned long memremap_compat_align(void);
 202 #else
 203 static inline void *devm_memremap_pages(struct device *dev,
 204                 struct dev_pagemap *pgmap)
 205 {
 206         /*
 207          * Fail attempts to call devm_memremap_pages() without
 208          * ZONE_DEVICE support enabled, this requires callers to fall
 209          * back to plain devm_memremap() based on config
 210          */
 211         WARN_ON_ONCE(1);
 212         return ERR_PTR(-ENXIO);
 213 }
 214
 215 static inline void devm_memunmap_pages(struct device *dev,
 216                 struct dev_pagemap *pgmap)
 217 {
 218 }
 219
 220 static inline struct dev_pagemap *get_dev_pagemap(unsigned long pfn,
 221                 struct dev_pagemap *pgmap)
 222 {
 223         return NULL;
 224 }
 225
 226 static inline bool pgmap_pfn_valid(struct dev_pagemap *pgmap, unsigned long pfn)
 227 {
 228         return false;
 229 }
 230
 231 static inline unsigned long vmem_altmap_offset(struct vmem_altmap *altmap)
 232 {
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 static inline void vmem_altmap_free(struct vmem_altmap *altmap,
 237                 unsigned long nr_pfns)
 238 {
 239 }
 240
 241 /* when memremap_pages() is disabled all archs can remap a single page */
 242 static inline unsigned long memremap_compat_align(void)
 243 {
 244         return PAGE_SIZE;
 245 }
 246 #endif /* CONFIG_ZONE_DEVICE */
 247
 248 static inline void put_dev_pagemap(struct dev_pagemap *pgmap)
 249 {
 250         if (pgmap)
 251                 percpu_ref_put(&pgmap->ref);
 252 }
 253
 254 #endif /* _LINUX_MEMREMAP_H_ */