include/linux/memremap.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _LINUX_MEMREMAP_H_
   3 #define _LINUX_MEMREMAP_H_
   4 #include <linux/ioport.h>
   5 #include <linux/percpu-refcount.h>
   6
   7 #include <asm/pgtable.h>
   8
   9 struct resource;
  10 struct device;
  11
  12 /**
  13  * struct vmem_altmap - pre-allocated storage for vmemmap_populate
  14  * @base_pfn: base of the entire dev_pagemap mapping
  15  * @reserve: pages mapped, but reserved for driver use (relative to @base)
  16  * @free: free pages set aside in the mapping for memmap storage
  17  * @align: pages reserved to meet allocation alignments
  18  * @alloc: track pages consumed, private to vmemmap_populate()
  19  */
  20 struct vmem_altmap {
  21         const unsigned long base_pfn;
  22         const unsigned long reserve;
  23         unsigned long free;
  24         unsigned long align;
  25         unsigned long alloc;
  26 };
  27
  28 /*
  29  * Specialize ZONE_DEVICE memory into multiple types each having differents
  30  * usage.
  31  *
  32  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE:
  33  * Device memory that is not directly addressable by the CPU: CPU can neither
  34  * read nor write private memory. In this case, we do still have struct pages
  35  * backing the device memory. Doing so simplifies the implementation, but it is
  36  * important to remember that there are certain points at which the struct page
  37  * must be treated as an opaque object, rather than a "normal" struct page.
  38  *
  39  * A more complete discussion of unaddressable memory may be found in
  40  * include/linux/hmm.h and Documentation/vm/hmm.rst.
  41  *
  42  * MEMORY_DEVICE_PUBLIC:
  43  * Device memory that is cache coherent from device and CPU point of view. This
  44  * is use on platform that have an advance system bus (like CAPI or CCIX). A
  45  * driver can hotplug the device memory using ZONE_DEVICE and with that memory
  46  * type. Any page of a process can be migrated to such memory. However no one
  47  * should be allow to pin such memory so that it can always be evicted.
  48  *
  49  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX:
  50  * Host memory that has similar access semantics as System RAM i.e. DMA
  51  * coherent and supports page pinning. In support of coordinating page
  52  * pinning vs other operations MEMORY_DEVICE_FS_DAX arranges for a
  53  * wakeup event whenever a page is unpinned and becomes idle. This
  54  * wakeup is used to coordinate physical address space management (ex:
  55  * fs truncate/hole punch) vs pinned pages (ex: device dma).
  56  */
  57 enum memory_type {
  58         MEMORY_DEVICE_PRIVATE = 1,
  59         MEMORY_DEVICE_PUBLIC,
  60         MEMORY_DEVICE_FS_DAX,
  61 };
  62
  63 /*
  64  * For MEMORY_DEVICE_PRIVATE we use ZONE_DEVICE and extend it with two
  65  * callbacks:
  66  *   page_fault()
  67  *   page_free()
  68  *
  69  * Additional notes about MEMORY_DEVICE_PRIVATE may be found in
  70  * include/linux/hmm.h and Documentation/vm/hmm.rst. There is also a brief
  71  * explanation in include/linux/memory_hotplug.h.
  72  *
  73  * The page_fault() callback must migrate page back, from device memory to
  74  * system memory, so that the CPU can access it. This might fail for various
  75  * reasons (device issues,  device have been unplugged, ...). When such error
  76  * conditions happen, the page_fault() callback must return VM_FAULT_SIGBUS and
  77  * set the CPU page table entry to "poisoned".
  78  *
  79  * Note that because memory cgroup charges are transferred to the device memory,
  80  * this should never fail due to memory restrictions. However, allocation
  81  * of a regular system page might still fail because we are out of memory. If
  82  * that happens, the page_fault() callback must return VM_FAULT_OOM.
  83  *
  84  * The page_fault() callback can also try to migrate back multiple pages in one
  85  * chunk, as an optimization. It must, however, prioritize the faulting address
  86  * over all the others.
  87  *
  88  *
  89  * The page_free() callback is called once the page refcount reaches 1
  90  * (ZONE_DEVICE pages never reach 0 refcount unless there is a refcount bug.
  91  * This allows the device driver to implement its own memory management.)
  92  *
  93  * For MEMORY_DEVICE_PUBLIC only the page_free() callback matter.
  94  */
  95 typedef int (*dev_page_fault_t)(struct vm_area_struct *vma,
  96                                 unsigned long addr,
  97                                 const struct page *page,
  98                                 unsigned int flags,
  99                                 pmd_t *pmdp);
 100 typedef void (*dev_page_free_t)(struct page *page, void *data);
 101
 102 /**
 103  * struct dev_pagemap - metadata for ZONE_DEVICE mappings
 104  * @page_fault: callback when CPU fault on an unaddressable device page
 105  * @page_free: free page callback when page refcount reaches 1
 106  * @altmap: pre-allocated/reserved memory for vmemmap allocations
 107  * @res: physical address range covered by @ref
 108  * @ref: reference count that pins the devm_memremap_pages() mapping
 109  * @dev: host device of the mapping for debug
 110  * @data: private data pointer for page_free()
 111  * @type: memory type: see MEMORY_* in memory_hotplug.h
 112  */
 113 struct dev_pagemap {
 114         dev_page_fault_t page_fault;
 115         dev_page_free_t page_free;
 116         struct vmem_altmap altmap;
 117         bool altmap_valid;
 118         struct resource res;
 119         struct percpu_ref *ref;
 120         struct device *dev;
 121         void *data;
 122         enum memory_type type;
 123 };
 124
 125 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
 126 void *devm_memremap_pages(struct device *dev, struct dev_pagemap *pgmap);
 127 struct dev_pagemap *get_dev_pagemap(unsigned long pfn,
 128                 struct dev_pagemap *pgmap);
 129
 130 unsigned long vmem_altmap_offset(struct vmem_altmap *altmap);
 131 void vmem_altmap_free(struct vmem_altmap *altmap, unsigned long nr_pfns);
 132 #else
 133 static inline void *devm_memremap_pages(struct device *dev,
 134                 struct dev_pagemap *pgmap)
 135 {
 136         /*
 137          * Fail attempts to call devm_memremap_pages() without
 138          * ZONE_DEVICE support enabled, this requires callers to fall
 139          * back to plain devm_memremap() based on config
 140          */
 141         WARN_ON_ONCE(1);
 142         return ERR_PTR(-ENXIO);
 143 }
 144
 145 static inline struct dev_pagemap *get_dev_pagemap(unsigned long pfn,
 146                 struct dev_pagemap *pgmap)
 147 {
 148         return NULL;
 149 }
 150
 151 static inline unsigned long vmem_altmap_offset(struct vmem_altmap *altmap)
 152 {
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 static inline void vmem_altmap_free(struct vmem_altmap *altmap,
 157                 unsigned long nr_pfns)
 158 {
 159 }
 160 #endif /* CONFIG_ZONE_DEVICE */
 161
 162 static inline void put_dev_pagemap(struct dev_pagemap *pgmap)
 163 {
 164         if (pgmap)
 165                 percpu_ref_put(pgmap->ref);
 166 }
 167 #endif /* _LINUX_MEMREMAP_H_ */