Quelle  drm_gpusvm.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only OR MIT
/*
 * Copyright © 2024 Intel Corporation
 *
 * Authors:
 *     Matthew Brost <matthew.brost@intel.com>
 */

#include <linux/dma-mapping.h>
#include <linux/export.h>
#include <linux/hmm.h>
#include <linux/hugetlb_inline.h>
#include <linux/memremap.h>
#include <linux/mm_types.h>
#include <linux/slab.h>

#include <drm/drm_device.h>
#include <drm/drm_gpusvm.h>
#include <drm/drm_pagemap.h>
#include <drm/drm_print.h>

/**
 * DOC: Overview
 *
 * GPU Shared Virtual Memory (GPU SVM) layer for the Direct Rendering Manager (DRM)
 * is a component of the DRM framework designed to manage shared virtual memory
 * between the CPU and GPU. It enables efficient data exchange and processing
 * for GPU-accelerated applications by allowing memory sharing and
 * synchronization between the CPU's and GPU's virtual address spaces.
 *
 * Key GPU SVM Components:
 *
 * - Notifiers:
 * Used for tracking memory intervals and notifying the GPU of changes,
 * notifiers are sized based on a GPU SVM initialization parameter, with a
 * recommendation of 512M or larger. They maintain a Red-BlacK tree and a
 * list of ranges that fall within the notifier interval.  Notifiers are
 * tracked within a GPU SVM Red-BlacK tree and list and are dynamically
 * inserted or removed as ranges within the interval are created or
 * destroyed.
 * - Ranges:
 * Represent memory ranges mapped in a DRM device and managed by GPU SVM.
 * They are sized based on an array of chunk sizes, which is a GPU SVM
 * initialization parameter, and the CPU address space.  Upon GPU fault,
 * the largest aligned chunk that fits within the faulting CPU address
 * space is chosen for the range size. Ranges are expected to be
 * dynamically allocated on GPU fault and removed on an MMU notifier UNMAP
 * event. As mentioned above, ranges are tracked in a notifier's Red-Black
 * tree.
 *
 * - Operations:
 * Define the interface for driver-specific GPU SVM operations such as
 * range allocation, notifier allocation, and invalidations.
 *
 * - Device Memory Allocations:
 * Embedded structure containing enough information for GPU SVM to migrate
 * to / from device memory.
 *
 * - Device Memory Operations:
 * Define the interface for driver-specific device memory operations
 * release memory, populate pfns, and copy to / from device memory.
 *
 * This layer provides interfaces for allocating, mapping, migrating, and
 * releasing memory ranges between the CPU and GPU. It handles all core memory
 * management interactions (DMA mapping, HMM, and migration) and provides
 * driver-specific virtual functions (vfuncs). This infrastructure is sufficient
 * to build the expected driver components for an SVM implementation as detailed
 * below.
 *
 * Expected Driver Components:
 *
 * - GPU page fault handler:
 * Used to create ranges and notifiers based on the fault address,
 * optionally migrate the range to device memory, and create GPU bindings.
 *
 * - Garbage collector:
 * Used to unmap and destroy GPU bindings for ranges.  Ranges are expected
 * to be added to the garbage collector upon a MMU_NOTIFY_UNMAP event in
 * notifier callback.
 *
 * - Notifier callback:
 * Used to invalidate and DMA unmap GPU bindings for ranges.
 */

/**
 * DOC: Locking
 *
 * GPU SVM handles locking for core MM interactions, i.e., it locks/unlocks the
 * mmap lock as needed.
 *
 * GPU SVM introduces a global notifier lock, which safeguards the notifier's
 * range RB tree and list, as well as the range's DMA mappings and sequence
 * number. GPU SVM manages all necessary locking and unlocking operations,
 * except for the recheck range's pages being valid
 * (drm_gpusvm_range_pages_valid) when the driver is committing GPU bindings.
 * This lock corresponds to the ``driver->update`` lock mentioned in
 * Documentation/mm/hmm.rst. Future revisions may transition from a GPU SVM
 * global lock to a per-notifier lock if finer-grained locking is deemed
 * necessary.
 *
 * In addition to the locking mentioned above, the driver should implement a
 * lock to safeguard core GPU SVM function calls that modify state, such as
 * drm_gpusvm_range_find_or_insert and drm_gpusvm_range_remove. This lock is
 * denoted as 'driver_svm_lock' in code examples. Finer grained driver side
 * locking should also be possible for concurrent GPU fault processing within a
 * single GPU SVM. The 'driver_svm_lock' can be via drm_gpusvm_driver_set_lock
 * to add annotations to GPU SVM.
 */

/**
 * DOC: Partial Unmapping of Ranges
 *
 * Partial unmapping of ranges (e.g., 1M out of 2M is unmapped by CPU resulting
 * in MMU_NOTIFY_UNMAP event) presents several challenges, with the main one
 * being that a subset of the range still has CPU and GPU mappings. If the
 * backing store for the range is in device memory, a subset of the backing
 * store has references. One option would be to split the range and device
 * memory backing store, but the implementation for this would be quite
 * complicated. Given that partial unmappings are rare and driver-defined range
 * sizes are relatively small, GPU SVM does not support splitting of ranges.
 *
 * With no support for range splitting, upon partial unmapping of a range, the
 * driver is expected to invalidate and destroy the entire range. If the range
 * has device memory as its backing, the driver is also expected to migrate any
 * remaining pages back to RAM.
 */

/**
 * DOC: Examples
 *
 * This section provides three examples of how to build the expected driver
 * components: the GPU page fault handler, the garbage collector, and the
 * notifier callback.
 *
 * The generic code provided does not include logic for complex migration
 * policies, optimized invalidations, fined grained driver locking, or other
 * potentially required driver locking (e.g., DMA-resv locks).
 *
 * 1) GPU page fault handler
 *
 * .. code-block:: c
 *
 * int driver_bind_range(struct drm_gpusvm *gpusvm, struct drm_gpusvm_range *range)
 * {
 * int err = 0;
 *
 * driver_alloc_and_setup_memory_for_bind(gpusvm, range);
 *
 * drm_gpusvm_notifier_lock(gpusvm);
 * if (drm_gpusvm_range_pages_valid(range))
 * driver_commit_bind(gpusvm, range);
 * else
 * err = -EAGAIN;
 * drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
 *
 * return err;
 * }
 *
 * int driver_gpu_fault(struct drm_gpusvm *gpusvm, unsigned long fault_addr,
 *      unsigned long gpuva_start, unsigned long gpuva_end)
 * {
 * struct drm_gpusvm_ctx ctx = {};
 * int err;
 *
 * driver_svm_lock();
 * retry:
 * // Always process UNMAPs first so view of GPU SVM ranges is current
 * driver_garbage_collector(gpusvm);
 *
 * range = drm_gpusvm_range_find_or_insert(gpusvm, fault_addr,
 * gpuva_start, gpuva_end,
 *         &ctx);
 * if (IS_ERR(range)) {
 * err = PTR_ERR(range);
 * goto unlock;
 * }
 *
 * if (driver_migration_policy(range)) {
 * err = drm_pagemap_populate_mm(driver_choose_drm_pagemap(),
 *       gpuva_start, gpuva_end, gpusvm->mm,
 *       ctx->timeslice_ms);
 * if (err) // CPU mappings may have changed
 * goto retry;
 * }
 *
 * err = drm_gpusvm_range_get_pages(gpusvm, range, &ctx);
 * if (err == -EOPNOTSUPP || err == -EFAULT || err == -EPERM) { // CPU mappings changed
 * if (err == -EOPNOTSUPP)
 * drm_gpusvm_range_evict(gpusvm, range);
 * goto retry;
 * } else if (err) {
 * goto unlock;
 * }
 *
 * err = driver_bind_range(gpusvm, range);
 * if (err == -EAGAIN) // CPU mappings changed
 * goto retry
 *
 * unlock:
 * driver_svm_unlock();
 * return err;
 * }
 *
 * 2) Garbage Collector
 *
 * .. code-block:: c
 *
 * void __driver_garbage_collector(struct drm_gpusvm *gpusvm,
 * struct drm_gpusvm_range *range)
 * {
 * assert_driver_svm_locked(gpusvm);
 *
 * // Partial unmap, migrate any remaining device memory pages back to RAM
 * if (range->flags.partial_unmap)
 * drm_gpusvm_range_evict(gpusvm, range);
 *
 * driver_unbind_range(range);
 * drm_gpusvm_range_remove(gpusvm, range);
 * }
 *
 * void driver_garbage_collector(struct drm_gpusvm *gpusvm)
 * {
 * assert_driver_svm_locked(gpusvm);
 *
 * for_each_range_in_garbage_collector(gpusvm, range)
 * __driver_garbage_collector(gpusvm, range);
 * }
 *
 * 3) Notifier callback
 *
 * .. code-block:: c
 *
 * void driver_invalidation(struct drm_gpusvm *gpusvm,
 *  struct drm_gpusvm_notifier *notifier,
 *  const struct mmu_notifier_range *mmu_range)
 * {
 * struct drm_gpusvm_ctx ctx = { .in_notifier = true, };
 * struct drm_gpusvm_range *range = NULL;
 *
 * driver_invalidate_device_pages(gpusvm, mmu_range->start, mmu_range->end);
 *
 * drm_gpusvm_for_each_range(range, notifier, mmu_range->start,
 *   mmu_range->end) {
 * drm_gpusvm_range_unmap_pages(gpusvm, range, &ctx);
 *
 * if (mmu_range->event != MMU_NOTIFY_UNMAP)
 * continue;
 *
 * drm_gpusvm_range_set_unmapped(range, mmu_range);
 * driver_garbage_collector_add(gpusvm, range);
 * }
 * }
 */

/**
 * npages_in_range() - Calculate the number of pages in a given range
 * @start: The start address of the range
 * @end: The end address of the range
 *
 * This macro calculates the number of pages in a given memory range,
 * specified by the start and end addresses. It divides the difference
 * between the end and start addresses by the page size (PAGE_SIZE) to
 * determine the number of pages in the range.
 *
 * Return: The number of pages in the specified range.
 */
static unsigned long
npages_in_range(unsigned long start, unsigned long end)
{
 return (end - start) >> PAGE_SHIFT;
}

/**
 * drm_gpusvm_range_find() - Find GPU SVM range from GPU SVM notifier
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure.
 * @start: Start address of the range
 * @end: End address of the range
 *
 * Return: A pointer to the drm_gpusvm_range if found or NULL
 */
struct drm_gpusvm_range *
drm_gpusvm_range_find(struct drm_gpusvm_notifier *notifier, unsigned long start,
        unsigned long end)
{
 struct interval_tree_node *itree;

 itree = interval_tree_iter_first(¬ifier->root, start, end - 1);

 if (itree)
  return container_of(itree, struct drm_gpusvm_range, itree);
 else
  return NULL;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_find);

/**
 * drm_gpusvm_for_each_range_safe() - Safely iterate over GPU SVM ranges in a notifier
 * @range__: Iterator variable for the ranges
 * @next__: Iterator variable for the ranges temporay storage
 * @notifier__: Pointer to the GPU SVM notifier
 * @start__: Start address of the range
 * @end__: End address of the range
 *
 * This macro is used to iterate over GPU SVM ranges in a notifier while
 * removing ranges from it.
 */
#define drm_gpusvm_for_each_range_safe(range__, next__, notifier__, start__, end__) \
 for ((range__) = drm_gpusvm_range_find((notifier__), (start__), (end__)), \
      (next__) = __drm_gpusvm_range_next(range__);    \
      (range__) && (drm_gpusvm_range_start(range__) < (end__));   \
      (range__) = (next__), (next__) = __drm_gpusvm_range_next(range__))

/**
 * __drm_gpusvm_notifier_next() - get the next drm_gpusvm_notifier in the list
 * @notifier: a pointer to the current drm_gpusvm_notifier
 *
 * Return: A pointer to the next drm_gpusvm_notifier if available, or NULL if
 *         the current notifier is the last one or if the input notifier is
 *         NULL.
 */
static struct drm_gpusvm_notifier *
__drm_gpusvm_notifier_next(struct drm_gpusvm_notifier *notifier)
{
 if (notifier && !list_is_last(¬ifier->entry,
          ¬ifier->gpusvm->notifier_list))
  return list_next_entry(notifier, entry);

 return NULL;
}

static struct drm_gpusvm_notifier *
notifier_iter_first(struct rb_root_cached *root, unsigned long start,
      unsigned long last)
{
 struct interval_tree_node *itree;

 itree = interval_tree_iter_first(root, start, last);

 if (itree)
  return container_of(itree, struct drm_gpusvm_notifier, itree);
 else
  return NULL;
}

/**
 * drm_gpusvm_for_each_notifier() - Iterate over GPU SVM notifiers in a gpusvm
 * @notifier__: Iterator variable for the notifiers
 * @notifier__: Pointer to the GPU SVM notifier
 * @start__: Start address of the notifier
 * @end__: End address of the notifier
 *
 * This macro is used to iterate over GPU SVM notifiers in a gpusvm.
 */
#define drm_gpusvm_for_each_notifier(notifier__, gpusvm__, start__, end__)  \
 for ((notifier__) = notifier_iter_first(&(gpusvm__)->root, (start__), (end__) - 1); \
      (notifier__) && (drm_gpusvm_notifier_start(notifier__) < (end__));  \
      (notifier__) = __drm_gpusvm_notifier_next(notifier__))

/**
 * drm_gpusvm_for_each_notifier_safe() - Safely iterate over GPU SVM notifiers in a gpusvm
 * @notifier__: Iterator variable for the notifiers
 * @next__: Iterator variable for the notifiers temporay storage
 * @notifier__: Pointer to the GPU SVM notifier
 * @start__: Start address of the notifier
 * @end__: End address of the notifier
 *
 * This macro is used to iterate over GPU SVM notifiers in a gpusvm while
 * removing notifiers from it.
 */
#define drm_gpusvm_for_each_notifier_safe(notifier__, next__, gpusvm__, start__, end__) \
 for ((notifier__) = notifier_iter_first(&(gpusvm__)->root, (start__), (end__) - 1), \
      (next__) = __drm_gpusvm_notifier_next(notifier__);    \
      (notifier__) && (drm_gpusvm_notifier_start(notifier__) < (end__));  \
      (notifier__) = (next__), (next__) = __drm_gpusvm_notifier_next(notifier__))

/**
 * drm_gpusvm_notifier_invalidate() - Invalidate a GPU SVM notifier.
 * @mni: Pointer to the mmu_interval_notifier structure.
 * @mmu_range: Pointer to the mmu_notifier_range structure.
 * @cur_seq: Current sequence number.
 *
 * This function serves as a generic MMU notifier for GPU SVM. It sets the MMU
 * notifier sequence number and calls the driver invalidate vfunc under
 * gpusvm->notifier_lock.
 *
 * Return: true if the operation succeeds, false otherwise.
 */
static bool
drm_gpusvm_notifier_invalidate(struct mmu_interval_notifier *mni,
          const struct mmu_notifier_range *mmu_range,
          unsigned long cur_seq)
{
 struct drm_gpusvm_notifier *notifier =
  container_of(mni, typeof(*notifier), notifier);
 struct drm_gpusvm *gpusvm = notifier->gpusvm;

 if (!mmu_notifier_range_blockable(mmu_range))
  return false;

 down_write(&gpusvm->notifier_lock);
 mmu_interval_set_seq(mni, cur_seq);
 gpusvm->ops->invalidate(gpusvm, notifier, mmu_range);
 up_write(&gpusvm->notifier_lock);

 return true;
}

/*
 * drm_gpusvm_notifier_ops - MMU interval notifier operations for GPU SVM
 */
static const struct mmu_interval_notifier_ops drm_gpusvm_notifier_ops = {
 .invalidate = drm_gpusvm_notifier_invalidate,
};

/**
 * drm_gpusvm_init() - Initialize the GPU SVM.
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure.
 * @name: Name of the GPU SVM.
 * @drm: Pointer to the DRM device structure.
 * @mm: Pointer to the mm_struct for the address space.
 * @device_private_page_owner: Device private pages owner.
 * @mm_start: Start address of GPU SVM.
 * @mm_range: Range of the GPU SVM.
 * @notifier_size: Size of individual notifiers.
 * @ops: Pointer to the operations structure for GPU SVM.
 * @chunk_sizes: Pointer to the array of chunk sizes used in range allocation.
 *               Entries should be powers of 2 in descending order with last
 *               entry being SZ_4K.
 * @num_chunks: Number of chunks.
 *
 * This function initializes the GPU SVM.
 *
 * Return: 0 on success, a negative error code on failure.
 */
int drm_gpusvm_init(struct drm_gpusvm *gpusvm,
      const char *name, struct drm_device *drm,
      struct mm_struct *mm, void *device_private_page_owner,
      unsigned long mm_start, unsigned long mm_range,
      unsigned long notifier_size,
      const struct drm_gpusvm_ops *ops,
      const unsigned long *chunk_sizes, int num_chunks)
{
 if (!ops->invalidate || !num_chunks)
  return -EINVAL;

 gpusvm->name = name;
 gpusvm->drm = drm;
 gpusvm->mm = mm;
 gpusvm->device_private_page_owner = device_private_page_owner;
 gpusvm->mm_start = mm_start;
 gpusvm->mm_range = mm_range;
 gpusvm->notifier_size = notifier_size;
 gpusvm->ops = ops;
 gpusvm->chunk_sizes = chunk_sizes;
 gpusvm->num_chunks = num_chunks;

 mmgrab(mm);
 gpusvm->root = RB_ROOT_CACHED;
 INIT_LIST_HEAD(&gpusvm->notifier_list);

 init_rwsem(&gpusvm->notifier_lock);

 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
 might_lock(&gpusvm->notifier_lock);
 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);

#ifdef CONFIG_LOCKDEP
 gpusvm->lock_dep_map = NULL;
#endif

 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_init);

/**
 * drm_gpusvm_notifier_find() - Find GPU SVM notifier
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @fault_addr: Fault address
 *
 * This function finds the GPU SVM notifier associated with the fault address.
 *
 * Return: Pointer to the GPU SVM notifier on success, NULL otherwise.
 */
static struct drm_gpusvm_notifier *
drm_gpusvm_notifier_find(struct drm_gpusvm *gpusvm,
    unsigned long fault_addr)
{
 return notifier_iter_first(&gpusvm->root, fault_addr, fault_addr + 1);
}

/**
 * to_drm_gpusvm_notifier() - retrieve the container struct for a given rbtree node
 * @node: a pointer to the rbtree node embedded within a drm_gpusvm_notifier struct
 *
 * Return: A pointer to the containing drm_gpusvm_notifier structure.
 */
static struct drm_gpusvm_notifier *to_drm_gpusvm_notifier(struct rb_node *node)
{
 return container_of(node, struct drm_gpusvm_notifier, itree.rb);
}

/**
 * drm_gpusvm_notifier_insert() - Insert GPU SVM notifier
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 *
 * This function inserts the GPU SVM notifier into the GPU SVM RB tree and list.
 */
static void drm_gpusvm_notifier_insert(struct drm_gpusvm *gpusvm,
           struct drm_gpusvm_notifier *notifier)
{
 struct rb_node *node;
 struct list_head *head;

 interval_tree_insert(¬ifier->itree, &gpusvm->root);

 node = rb_prev(¬ifier->itree.rb);
 if (node)
  head = &(to_drm_gpusvm_notifier(node))->entry;
 else
  head = &gpusvm->notifier_list;

 list_add(¬ifier->entry, head);
}

/**
 * drm_gpusvm_notifier_remove() - Remove GPU SVM notifier
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM tructure
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 *
 * This function removes the GPU SVM notifier from the GPU SVM RB tree and list.
 */
static void drm_gpusvm_notifier_remove(struct drm_gpusvm *gpusvm,
           struct drm_gpusvm_notifier *notifier)
{
 interval_tree_remove(¬ifier->itree, &gpusvm->root);
 list_del(¬ifier->entry);
}

/**
 * drm_gpusvm_fini() - Finalize the GPU SVM.
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure.
 *
 * This function finalizes the GPU SVM by cleaning up any remaining ranges and
 * notifiers, and dropping a reference to struct MM.
 */
void drm_gpusvm_fini(struct drm_gpusvm *gpusvm)
{
 struct drm_gpusvm_notifier *notifier, *next;

 drm_gpusvm_for_each_notifier_safe(notifier, next, gpusvm, 0, LONG_MAX) {
  struct drm_gpusvm_range *range, *__next;

  /*
 * Remove notifier first to avoid racing with any invalidation
 */
  mmu_interval_notifier_remove(¬ifier->notifier);
  notifier->flags.removed = true;

  drm_gpusvm_for_each_range_safe(range, __next, notifier, 0,
            LONG_MAX)
   drm_gpusvm_range_remove(gpusvm, range);
 }

 mmdrop(gpusvm->mm);
 WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&gpusvm->root.rb_root));
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_fini);

/**
 * drm_gpusvm_notifier_alloc() - Allocate GPU SVM notifier
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @fault_addr: Fault address
 *
 * This function allocates and initializes the GPU SVM notifier structure.
 *
 * Return: Pointer to the allocated GPU SVM notifier on success, ERR_PTR() on failure.
 */
static struct drm_gpusvm_notifier *
drm_gpusvm_notifier_alloc(struct drm_gpusvm *gpusvm, unsigned long fault_addr)
{
 struct drm_gpusvm_notifier *notifier;

 if (gpusvm->ops->notifier_alloc)
  notifier = gpusvm->ops->notifier_alloc();
 else
  notifier = kzalloc(sizeof(*notifier), GFP_KERNEL);

 if (!notifier)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 notifier->gpusvm = gpusvm;
 notifier->itree.start = ALIGN_DOWN(fault_addr, gpusvm->notifier_size);
 notifier->itree.last = ALIGN(fault_addr + 1, gpusvm->notifier_size) - 1;
 INIT_LIST_HEAD(¬ifier->entry);
 notifier->root = RB_ROOT_CACHED;
 INIT_LIST_HEAD(¬ifier->range_list);

 return notifier;
}

/**
 * drm_gpusvm_notifier_free() - Free GPU SVM notifier
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 *
 * This function frees the GPU SVM notifier structure.
 */
static void drm_gpusvm_notifier_free(struct drm_gpusvm *gpusvm,
         struct drm_gpusvm_notifier *notifier)
{
 WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(¬ifier->root.rb_root));

 if (gpusvm->ops->notifier_free)
  gpusvm->ops->notifier_free(notifier);
 else
  kfree(notifier);
}

/**
 * to_drm_gpusvm_range() - retrieve the container struct for a given rbtree node
 * @node: a pointer to the rbtree node embedded within a drm_gpusvm_range struct
 *
 * Return: A pointer to the containing drm_gpusvm_range structure.
 */
static struct drm_gpusvm_range *to_drm_gpusvm_range(struct rb_node *node)
{
 return container_of(node, struct drm_gpusvm_range, itree.rb);
}

/**
 * drm_gpusvm_range_insert() - Insert GPU SVM range
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 *
 * This function inserts the GPU SVM range into the notifier RB tree and list.
 */
static void drm_gpusvm_range_insert(struct drm_gpusvm_notifier *notifier,
        struct drm_gpusvm_range *range)
{
 struct rb_node *node;
 struct list_head *head;

 drm_gpusvm_notifier_lock(notifier->gpusvm);
 interval_tree_insert(&range->itree, ¬ifier->root);

 node = rb_prev(&range->itree.rb);
 if (node)
  head = &(to_drm_gpusvm_range(node))->entry;
 else
  head = ¬ifier->range_list;

 list_add(&range->entry, head);
 drm_gpusvm_notifier_unlock(notifier->gpusvm);
}

/**
 * __drm_gpusvm_range_remove() - Remove GPU SVM range
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 *
 * This macro removes the GPU SVM range from the notifier RB tree and list.
 */
static void __drm_gpusvm_range_remove(struct drm_gpusvm_notifier *notifier,
          struct drm_gpusvm_range *range)
{
 interval_tree_remove(&range->itree, ¬ifier->root);
 list_del(&range->entry);
}

/**
 * drm_gpusvm_range_alloc() - Allocate GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 * @fault_addr: Fault address
 * @chunk_size: Chunk size
 * @migrate_devmem: Flag indicating whether to migrate device memory
 *
 * This function allocates and initializes the GPU SVM range structure.
 *
 * Return: Pointer to the allocated GPU SVM range on success, ERR_PTR() on failure.
 */
static struct drm_gpusvm_range *
drm_gpusvm_range_alloc(struct drm_gpusvm *gpusvm,
         struct drm_gpusvm_notifier *notifier,
         unsigned long fault_addr, unsigned long chunk_size,
         bool migrate_devmem)
{
 struct drm_gpusvm_range *range;

 if (gpusvm->ops->range_alloc)
  range = gpusvm->ops->range_alloc(gpusvm);
 else
  range = kzalloc(sizeof(*range), GFP_KERNEL);

 if (!range)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 kref_init(&range->refcount);
 range->gpusvm = gpusvm;
 range->notifier = notifier;
 range->itree.start = ALIGN_DOWN(fault_addr, chunk_size);
 range->itree.last = ALIGN(fault_addr + 1, chunk_size) - 1;
 INIT_LIST_HEAD(&range->entry);
 range->notifier_seq = LONG_MAX;
 range->flags.migrate_devmem = migrate_devmem ? 1 : 0;

 return range;
}

/**
 * drm_gpusvm_hmm_pfn_to_order() - Get the largest CPU mapping order.
 * @hmm_pfn: The current hmm_pfn.
 * @hmm_pfn_index: Index of the @hmm_pfn within the pfn array.
 * @npages: Number of pages within the pfn array i.e the hmm range size.
 *
 * To allow skipping PFNs with the same flags (like when they belong to
 * the same huge PTE) when looping over the pfn array, take a given a hmm_pfn,
 * and return the largest order that will fit inside the CPU PTE, but also
 * crucially accounting for the original hmm range boundaries.
 *
 * Return: The largest order that will safely fit within the size of the hmm_pfn
 * CPU PTE.
 */
static unsigned int drm_gpusvm_hmm_pfn_to_order(unsigned long hmm_pfn,
      unsigned long hmm_pfn_index,
      unsigned long npages)
{
 unsigned long size;

 size = 1UL << hmm_pfn_to_map_order(hmm_pfn);
 size -= (hmm_pfn & ~HMM_PFN_FLAGS) & (size - 1);
 hmm_pfn_index += size;
 if (hmm_pfn_index > npages)
  size -= (hmm_pfn_index - npages);

 return ilog2(size);
}

/**
 * drm_gpusvm_check_pages() - Check pages
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 * @start: Start address
 * @end: End address
 *
 * Check if pages between start and end have been faulted in on the CPU. Use to
 * prevent migration of pages without CPU backing store.
 *
 * Return: True if pages have been faulted into CPU, False otherwise
 */
static bool drm_gpusvm_check_pages(struct drm_gpusvm *gpusvm,
       struct drm_gpusvm_notifier *notifier,
       unsigned long start, unsigned long end)
{
 struct hmm_range hmm_range = {
  .default_flags = 0,
  .notifier = ¬ifier->notifier,
  .start = start,
  .end = end,
  .dev_private_owner = gpusvm->device_private_page_owner,
 };
 unsigned long timeout =
  jiffies + msecs_to_jiffies(HMM_RANGE_DEFAULT_TIMEOUT);
 unsigned long *pfns;
 unsigned long npages = npages_in_range(start, end);
 int err, i;

 mmap_assert_locked(gpusvm->mm);

 pfns = kvmalloc_array(npages, sizeof(*pfns), GFP_KERNEL);
 if (!pfns)
  return false;

 hmm_range.notifier_seq = mmu_interval_read_begin(¬ifier->notifier);
 hmm_range.hmm_pfns = pfns;

 while (true) {
  err = hmm_range_fault(&hmm_range);
  if (err == -EBUSY) {
   if (time_after(jiffies, timeout))
    break;

   hmm_range.notifier_seq =
    mmu_interval_read_begin(¬ifier->notifier);
   continue;
  }
  break;
 }
 if (err)
  goto err_free;

 for (i = 0; i < npages;) {
  if (!(pfns[i] & HMM_PFN_VALID)) {
   err = -EFAULT;
   goto err_free;
  }
  i += 0x1 << drm_gpusvm_hmm_pfn_to_order(pfns[i], i, npages);
 }

err_free:
 kvfree(pfns);
 return err ? false : true;
}

/**
 * drm_gpusvm_range_chunk_size() - Determine chunk size for GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @notifier: Pointer to the GPU SVM notifier structure
 * @vas: Pointer to the virtual memory area structure
 * @fault_addr: Fault address
 * @gpuva_start: Start address of GPUVA which mirrors CPU
 * @gpuva_end: End address of GPUVA which mirrors CPU
 * @check_pages_threshold: Check CPU pages for present threshold
 *
 * This function determines the chunk size for the GPU SVM range based on the
 * fault address, GPU SVM chunk sizes, existing GPU SVM ranges, and the virtual
 * memory area boundaries.
 *
 * Return: Chunk size on success, LONG_MAX on failure.
 */
static unsigned long
drm_gpusvm_range_chunk_size(struct drm_gpusvm *gpusvm,
       struct drm_gpusvm_notifier *notifier,
       struct vm_area_struct *vas,
       unsigned long fault_addr,
       unsigned long gpuva_start,
       unsigned long gpuva_end,
       unsigned long check_pages_threshold)
{
 unsigned long start, end;
 int i = 0;

retry:
 for (; i < gpusvm->num_chunks; ++i) {
  start = ALIGN_DOWN(fault_addr, gpusvm->chunk_sizes[i]);
  end = ALIGN(fault_addr + 1, gpusvm->chunk_sizes[i]);

  if (start >= vas->vm_start && end <= vas->vm_end &&
      start >= drm_gpusvm_notifier_start(notifier) &&
      end <= drm_gpusvm_notifier_end(notifier) &&
      start >= gpuva_start && end <= gpuva_end)
   break;
 }

 if (i == gpusvm->num_chunks)
  return LONG_MAX;

 /*
 * If allocation more than page, ensure not to overlap with existing
 * ranges.
 */
 if (end - start != SZ_4K) {
  struct drm_gpusvm_range *range;

  range = drm_gpusvm_range_find(notifier, start, end);
  if (range) {
   ++i;
   goto retry;
  }

  /*
 * XXX: Only create range on pages CPU has faulted in. Without
 * this check, or prefault, on BMG 'xe_exec_system_allocator --r
 * process-many-malloc' fails. In the failure case, each process
 * mallocs 16k but the CPU VMA is ~128k which results in 64k SVM
 * ranges. When migrating the SVM ranges, some processes fail in
 * drm_pagemap_migrate_to_devmem with 'migrate.cpages != npages'
 * and then upon drm_gpusvm_range_get_pages device pages from
 * other processes are collected + faulted in which creates all
 * sorts of problems. Unsure exactly how this happening, also
 * problem goes away if 'xe_exec_system_allocator --r
 * process-many-malloc' mallocs at least 64k at a time.
 */
  if (end - start <= check_pages_threshold &&
      !drm_gpusvm_check_pages(gpusvm, notifier, start, end)) {
   ++i;
   goto retry;
  }
 }

 return end - start;
}

#ifdef CONFIG_LOCKDEP
/**
 * drm_gpusvm_driver_lock_held() - Assert GPU SVM driver lock is held
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure.
 *
 * Ensure driver lock is held.
 */
static void drm_gpusvm_driver_lock_held(struct drm_gpusvm *gpusvm)
{
 if ((gpusvm)->lock_dep_map)
  lockdep_assert(lock_is_held_type((gpusvm)->lock_dep_map, 0));
}
#else
static void drm_gpusvm_driver_lock_held(struct drm_gpusvm *gpusvm)
{
}
#endif

/**
 * drm_gpusvm_find_vma_start() - Find start address for first VMA in range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @start: The inclusive start user address.
 * @end: The exclusive end user address.
 *
 * Returns: The start address of first VMA within the provided range,
 * ULONG_MAX otherwise. Assumes start_addr < end_addr.
 */
unsigned long
drm_gpusvm_find_vma_start(struct drm_gpusvm *gpusvm,
     unsigned long start,
     unsigned long end)
{
 struct mm_struct *mm = gpusvm->mm;
 struct vm_area_struct *vma;
 unsigned long addr = ULONG_MAX;

 if (!mmget_not_zero(mm))
  return addr;

 mmap_read_lock(mm);

 vma = find_vma_intersection(mm, start, end);
 if (vma)
  addr =  vma->vm_start;

 mmap_read_unlock(mm);
 mmput(mm);

 return addr;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_find_vma_start);

/**
 * drm_gpusvm_range_find_or_insert() - Find or insert GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @fault_addr: Fault address
 * @gpuva_start: Start address of GPUVA which mirrors CPU
 * @gpuva_end: End address of GPUVA which mirrors CPU
 * @ctx: GPU SVM context
 *
 * This function finds or inserts a newly allocated a GPU SVM range based on the
 * fault address. Caller must hold a lock to protect range lookup and insertion.
 *
 * Return: Pointer to the GPU SVM range on success, ERR_PTR() on failure.
 */
struct drm_gpusvm_range *
drm_gpusvm_range_find_or_insert(struct drm_gpusvm *gpusvm,
    unsigned long fault_addr,
    unsigned long gpuva_start,
    unsigned long gpuva_end,
    const struct drm_gpusvm_ctx *ctx)
{
 struct drm_gpusvm_notifier *notifier;
 struct drm_gpusvm_range *range;
 struct mm_struct *mm = gpusvm->mm;
 struct vm_area_struct *vas;
 bool notifier_alloc = false;
 unsigned long chunk_size;
 int err;
 bool migrate_devmem;

 drm_gpusvm_driver_lock_held(gpusvm);

 if (fault_addr < gpusvm->mm_start ||
     fault_addr > gpusvm->mm_start + gpusvm->mm_range)
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 if (!mmget_not_zero(mm))
  return ERR_PTR(-EFAULT);

 notifier = drm_gpusvm_notifier_find(gpusvm, fault_addr);
 if (!notifier) {
  notifier = drm_gpusvm_notifier_alloc(gpusvm, fault_addr);
  if (IS_ERR(notifier)) {
   err = PTR_ERR(notifier);
   goto err_mmunlock;
  }
  notifier_alloc = true;
  err = mmu_interval_notifier_insert(¬ifier->notifier,
         mm,
         drm_gpusvm_notifier_start(notifier),
         drm_gpusvm_notifier_size(notifier),
         &drm_gpusvm_notifier_ops);
  if (err)
   goto err_notifier;
 }

 mmap_read_lock(mm);

 vas = vma_lookup(mm, fault_addr);
 if (!vas) {
  err = -ENOENT;
  goto err_notifier_remove;
 }

 if (!ctx->read_only && !(vas->vm_flags & VM_WRITE)) {
  err = -EPERM;
  goto err_notifier_remove;
 }

 range = drm_gpusvm_range_find(notifier, fault_addr, fault_addr + 1);
 if (range)
  goto out_mmunlock;
 /*
 * XXX: Short-circuiting migration based on migrate_vma_* current
 * limitations. If/when migrate_vma_* add more support, this logic will
 * have to change.
 */
 migrate_devmem = ctx->devmem_possible &&
  vma_is_anonymous(vas) && !is_vm_hugetlb_page(vas);

 chunk_size = drm_gpusvm_range_chunk_size(gpusvm, notifier, vas,
       fault_addr, gpuva_start,
       gpuva_end,
       ctx->check_pages_threshold);
 if (chunk_size == LONG_MAX) {
  err = -EINVAL;
  goto err_notifier_remove;
 }

 range = drm_gpusvm_range_alloc(gpusvm, notifier, fault_addr, chunk_size,
           migrate_devmem);
 if (IS_ERR(range)) {
  err = PTR_ERR(range);
  goto err_notifier_remove;
 }

 drm_gpusvm_range_insert(notifier, range);
 if (notifier_alloc)
  drm_gpusvm_notifier_insert(gpusvm, notifier);

out_mmunlock:
 mmap_read_unlock(mm);
 mmput(mm);

 return range;

err_notifier_remove:
 mmap_read_unlock(mm);
 if (notifier_alloc)
  mmu_interval_notifier_remove(¬ifier->notifier);
err_notifier:
 if (notifier_alloc)
  drm_gpusvm_notifier_free(gpusvm, notifier);
err_mmunlock:
 mmput(mm);
 return ERR_PTR(err);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_find_or_insert);

/**
 * __drm_gpusvm_range_unmap_pages() - Unmap pages associated with a GPU SVM range (internal)
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 * @npages: Number of pages to unmap
 *
 * This function unmap pages associated with a GPU SVM range. Assumes and
 * asserts correct locking is in place when called.
 */
static void __drm_gpusvm_range_unmap_pages(struct drm_gpusvm *gpusvm,
        struct drm_gpusvm_range *range,
        unsigned long npages)
{
 unsigned long i, j;
 struct drm_pagemap *dpagemap = range->dpagemap;
 struct device *dev = gpusvm->drm->dev;

 lockdep_assert_held(&gpusvm->notifier_lock);

 if (range->flags.has_dma_mapping) {
  struct drm_gpusvm_range_flags flags = {
   .__flags = range->flags.__flags,
  };

  for (i = 0, j = 0; i < npages; j++) {
   struct drm_pagemap_device_addr *addr = &range->dma_addr[j];

   if (addr->proto == DRM_INTERCONNECT_SYSTEM)
    dma_unmap_page(dev,
            addr->addr,
            PAGE_SIZE << addr->order,
            addr->dir);
   else if (dpagemap && dpagemap->ops->device_unmap)
    dpagemap->ops->device_unmap(dpagemap,
           dev, *addr);
   i += 1 << addr->order;
  }

  /* WRITE_ONCE pairs with READ_ONCE for opportunistic checks */
  flags.has_devmem_pages = false;
  flags.has_dma_mapping = false;
  WRITE_ONCE(range->flags.__flags, flags.__flags);

  range->dpagemap = NULL;
 }
}

/**
 * drm_gpusvm_range_free_pages() - Free pages associated with a GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 *
 * This function frees the dma address array associated with a GPU SVM range.
 */
static void drm_gpusvm_range_free_pages(struct drm_gpusvm *gpusvm,
     struct drm_gpusvm_range *range)
{
 lockdep_assert_held(&gpusvm->notifier_lock);

 if (range->dma_addr) {
  kvfree(range->dma_addr);
  range->dma_addr = NULL;
 }
}

/**
 * drm_gpusvm_range_remove() - Remove GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range to be removed
 *
 * This function removes the specified GPU SVM range and also removes the parent
 * GPU SVM notifier if no more ranges remain in the notifier. The caller must
 * hold a lock to protect range and notifier removal.
 */
void drm_gpusvm_range_remove(struct drm_gpusvm *gpusvm,
        struct drm_gpusvm_range *range)
{
 unsigned long npages = npages_in_range(drm_gpusvm_range_start(range),
            drm_gpusvm_range_end(range));
 struct drm_gpusvm_notifier *notifier;

 drm_gpusvm_driver_lock_held(gpusvm);

 notifier = drm_gpusvm_notifier_find(gpusvm,
         drm_gpusvm_range_start(range));
 if (WARN_ON_ONCE(!notifier))
  return;

 drm_gpusvm_notifier_lock(gpusvm);
 __drm_gpusvm_range_unmap_pages(gpusvm, range, npages);
 drm_gpusvm_range_free_pages(gpusvm, range);
 __drm_gpusvm_range_remove(notifier, range);
 drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);

 drm_gpusvm_range_put(range);

 if (RB_EMPTY_ROOT(¬ifier->root.rb_root)) {
  if (!notifier->flags.removed)
   mmu_interval_notifier_remove(¬ifier->notifier);
  drm_gpusvm_notifier_remove(gpusvm, notifier);
  drm_gpusvm_notifier_free(gpusvm, notifier);
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_remove);

/**
 * drm_gpusvm_range_get() - Get a reference to GPU SVM range
 * @range: Pointer to the GPU SVM range
 *
 * This function increments the reference count of the specified GPU SVM range.
 *
 * Return: Pointer to the GPU SVM range.
 */
struct drm_gpusvm_range *
drm_gpusvm_range_get(struct drm_gpusvm_range *range)
{
 kref_get(&range->refcount);

 return range;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_get);

/**
 * drm_gpusvm_range_destroy() - Destroy GPU SVM range
 * @refcount: Pointer to the reference counter embedded in the GPU SVM range
 *
 * This function destroys the specified GPU SVM range when its reference count
 * reaches zero. If a custom range-free function is provided, it is invoked to
 * free the range; otherwise, the range is deallocated using kfree().
 */
static void drm_gpusvm_range_destroy(struct kref *refcount)
{
 struct drm_gpusvm_range *range =
  container_of(refcount, struct drm_gpusvm_range, refcount);
 struct drm_gpusvm *gpusvm = range->gpusvm;

 if (gpusvm->ops->range_free)
  gpusvm->ops->range_free(range);
 else
  kfree(range);
}

/**
 * drm_gpusvm_range_put() - Put a reference to GPU SVM range
 * @range: Pointer to the GPU SVM range
 *
 * This function decrements the reference count of the specified GPU SVM range
 * and frees it when the count reaches zero.
 */
void drm_gpusvm_range_put(struct drm_gpusvm_range *range)
{
 kref_put(&range->refcount, drm_gpusvm_range_destroy);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_put);

/**
 * drm_gpusvm_range_pages_valid() - GPU SVM range pages valid
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 *
 * This function determines if a GPU SVM range pages are valid. Expected be
 * called holding gpusvm->notifier_lock and as the last step before committing a
 * GPU binding. This is akin to a notifier seqno check in the HMM documentation
 * but due to wider notifiers (i.e., notifiers which span multiple ranges) this
 * function is required for finer grained checking (i.e., per range) if pages
 * are valid.
 *
 * Return: True if GPU SVM range has valid pages, False otherwise
 */
bool drm_gpusvm_range_pages_valid(struct drm_gpusvm *gpusvm,
      struct drm_gpusvm_range *range)
{
 lockdep_assert_held(&gpusvm->notifier_lock);

 return range->flags.has_devmem_pages || range->flags.has_dma_mapping;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_pages_valid);

/**
 * drm_gpusvm_range_pages_valid_unlocked() - GPU SVM range pages valid unlocked
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 *
 * This function determines if a GPU SVM range pages are valid. Expected be
 * called without holding gpusvm->notifier_lock.
 *
 * Return: True if GPU SVM range has valid pages, False otherwise
 */
static bool
drm_gpusvm_range_pages_valid_unlocked(struct drm_gpusvm *gpusvm,
          struct drm_gpusvm_range *range)
{
 bool pages_valid;

 if (!range->dma_addr)
  return false;

 drm_gpusvm_notifier_lock(gpusvm);
 pages_valid = drm_gpusvm_range_pages_valid(gpusvm, range);
 if (!pages_valid)
  drm_gpusvm_range_free_pages(gpusvm, range);
 drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);

 return pages_valid;
}

/**
 * drm_gpusvm_range_get_pages() - Get pages for a GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 * @ctx: GPU SVM context
 *
 * This function gets pages for a GPU SVM range and ensures they are mapped for
 * DMA access.
 *
 * Return: 0 on success, negative error code on failure.
 */
int drm_gpusvm_range_get_pages(struct drm_gpusvm *gpusvm,
          struct drm_gpusvm_range *range,
          const struct drm_gpusvm_ctx *ctx)
{
 struct mmu_interval_notifier *notifier = &range->notifier->notifier;
 struct hmm_range hmm_range = {
  .default_flags = HMM_PFN_REQ_FAULT | (ctx->read_only ? 0 :
   HMM_PFN_REQ_WRITE),
  .notifier = notifier,
  .start = drm_gpusvm_range_start(range),
  .end = drm_gpusvm_range_end(range),
  .dev_private_owner = gpusvm->device_private_page_owner,
 };
 struct mm_struct *mm = gpusvm->mm;
 void *zdd;
 unsigned long timeout =
  jiffies + msecs_to_jiffies(HMM_RANGE_DEFAULT_TIMEOUT);
 unsigned long i, j;
 unsigned long npages = npages_in_range(drm_gpusvm_range_start(range),
            drm_gpusvm_range_end(range));
 unsigned long num_dma_mapped;
 unsigned int order = 0;
 unsigned long *pfns;
 int err = 0;
 struct dev_pagemap *pagemap;
 struct drm_pagemap *dpagemap;
 struct drm_gpusvm_range_flags flags;

retry:
 hmm_range.notifier_seq = mmu_interval_read_begin(notifier);
 if (drm_gpusvm_range_pages_valid_unlocked(gpusvm, range))
  goto set_seqno;

 pfns = kvmalloc_array(npages, sizeof(*pfns), GFP_KERNEL);
 if (!pfns)
  return -ENOMEM;

 if (!mmget_not_zero(mm)) {
  err = -EFAULT;
  goto err_free;
 }

 hmm_range.hmm_pfns = pfns;
 while (true) {
  mmap_read_lock(mm);
  err = hmm_range_fault(&hmm_range);
  mmap_read_unlock(mm);

  if (err == -EBUSY) {
   if (time_after(jiffies, timeout))
    break;

   hmm_range.notifier_seq =
    mmu_interval_read_begin(notifier);
   continue;
  }
  break;
 }
 mmput(mm);
 if (err)
  goto err_free;

map_pages:
 /*
 * Perform all dma mappings under the notifier lock to not
 * access freed pages. A notifier will either block on
 * the notifier lock or unmap dma.
 */
 drm_gpusvm_notifier_lock(gpusvm);

 flags.__flags = range->flags.__flags;
 if (flags.unmapped) {
  drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
  err = -EFAULT;
  goto err_free;
 }

 if (mmu_interval_read_retry(notifier, hmm_range.notifier_seq)) {
  drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
  kvfree(pfns);
  goto retry;
 }

 if (!range->dma_addr) {
  /* Unlock and restart mapping to allocate memory. */
  drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
  range->dma_addr = kvmalloc_array(npages,
       sizeof(*range->dma_addr),
       GFP_KERNEL);
  if (!range->dma_addr) {
   err = -ENOMEM;
   goto err_free;
  }
  goto map_pages;
 }

 zdd = NULL;
 pagemap = NULL;
 num_dma_mapped = 0;
 for (i = 0, j = 0; i < npages; ++j) {
  struct page *page = hmm_pfn_to_page(pfns[i]);

  order = drm_gpusvm_hmm_pfn_to_order(pfns[i], i, npages);
  if (is_device_private_page(page) ||
      is_device_coherent_page(page)) {
   if (zdd != page->zone_device_data && i > 0) {
    err = -EOPNOTSUPP;
    goto err_unmap;
   }
   zdd = page->zone_device_data;
   if (pagemap != page_pgmap(page)) {
    if (i > 0) {
     err = -EOPNOTSUPP;
     goto err_unmap;
    }

    pagemap = page_pgmap(page);
    dpagemap = drm_pagemap_page_to_dpagemap(page);
    if (drm_WARN_ON(gpusvm->drm, !dpagemap)) {
     /*
 * Raced. This is not supposed to happen
 * since hmm_range_fault() should've migrated
 * this page to system.
 */
     err = -EAGAIN;
     goto err_unmap;
    }
   }
   range->dma_addr[j] =
    dpagemap->ops->device_map(dpagemap,
         gpusvm->drm->dev,
         page, order,
         DMA_BIDIRECTIONAL);
   if (dma_mapping_error(gpusvm->drm->dev,
           range->dma_addr[j].addr)) {
    err = -EFAULT;
    goto err_unmap;
   }
  } else {
   dma_addr_t addr;

   if (is_zone_device_page(page) || pagemap) {
    err = -EOPNOTSUPP;
    goto err_unmap;
   }

   if (ctx->devmem_only) {
    err = -EFAULT;
    goto err_unmap;
   }

   addr = dma_map_page(gpusvm->drm->dev,
         page, 0,
         PAGE_SIZE << order,
         DMA_BIDIRECTIONAL);
   if (dma_mapping_error(gpusvm->drm->dev, addr)) {
    err = -EFAULT;
    goto err_unmap;
   }

   range->dma_addr[j] = drm_pagemap_device_addr_encode
    (addr, DRM_INTERCONNECT_SYSTEM, order,
     DMA_BIDIRECTIONAL);
  }
  i += 1 << order;
  num_dma_mapped = i;
  flags.has_dma_mapping = true;
 }

 if (pagemap) {
  flags.has_devmem_pages = true;
  range->dpagemap = dpagemap;
 }

 /* WRITE_ONCE pairs with READ_ONCE for opportunistic checks */
 WRITE_ONCE(range->flags.__flags, flags.__flags);

 drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
 kvfree(pfns);
set_seqno:
 range->notifier_seq = hmm_range.notifier_seq;

 return 0;

err_unmap:
 __drm_gpusvm_range_unmap_pages(gpusvm, range, num_dma_mapped);
 drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
err_free:
 kvfree(pfns);
 if (err == -EAGAIN)
  goto retry;
 return err;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_get_pages);

/**
 * drm_gpusvm_range_unmap_pages() - Unmap pages associated with a GPU SVM range
 * drm_gpusvm_range_evict() - Evict GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure
 * @ctx: GPU SVM context
 *
 * This function unmaps pages associated with a GPU SVM range. If @in_notifier
 * is set, it is assumed that gpusvm->notifier_lock is held in write mode; if it
 * is clear, it acquires gpusvm->notifier_lock in read mode. Must be called on
 * each GPU SVM range attached to notifier in gpusvm->ops->invalidate for IOMMU
 * security model.
 */
void drm_gpusvm_range_unmap_pages(struct drm_gpusvm *gpusvm,
      struct drm_gpusvm_range *range,
      const struct drm_gpusvm_ctx *ctx)
{
 unsigned long npages = npages_in_range(drm_gpusvm_range_start(range),
            drm_gpusvm_range_end(range));

 if (ctx->in_notifier)
  lockdep_assert_held_write(&gpusvm->notifier_lock);
 else
  drm_gpusvm_notifier_lock(gpusvm);

 __drm_gpusvm_range_unmap_pages(gpusvm, range, npages);

 if (!ctx->in_notifier)
  drm_gpusvm_notifier_unlock(gpusvm);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_unmap_pages);

/**
 * drm_gpusvm_range_evict() - Evict GPU SVM range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure
 * @range: Pointer to the GPU SVM range to be removed
 *
 * This function evicts the specified GPU SVM range.
 *
 * Return: 0 on success, a negative error code on failure.
 */
int drm_gpusvm_range_evict(struct drm_gpusvm *gpusvm,
      struct drm_gpusvm_range *range)
{
 struct mmu_interval_notifier *notifier = &range->notifier->notifier;
 struct hmm_range hmm_range = {
  .default_flags = HMM_PFN_REQ_FAULT,
  .notifier = notifier,
  .start = drm_gpusvm_range_start(range),
  .end = drm_gpusvm_range_end(range),
  .dev_private_owner = NULL,
 };
 unsigned long timeout =
  jiffies + msecs_to_jiffies(HMM_RANGE_DEFAULT_TIMEOUT);
 unsigned long *pfns;
 unsigned long npages = npages_in_range(drm_gpusvm_range_start(range),
            drm_gpusvm_range_end(range));
 int err = 0;
 struct mm_struct *mm = gpusvm->mm;

 if (!mmget_not_zero(mm))
  return -EFAULT;

 pfns = kvmalloc_array(npages, sizeof(*pfns), GFP_KERNEL);
 if (!pfns)
  return -ENOMEM;

 hmm_range.hmm_pfns = pfns;
 while (!time_after(jiffies, timeout)) {
  hmm_range.notifier_seq = mmu_interval_read_begin(notifier);
  if (time_after(jiffies, timeout)) {
   err = -ETIME;
   break;
  }

  mmap_read_lock(mm);
  err = hmm_range_fault(&hmm_range);
  mmap_read_unlock(mm);
  if (err != -EBUSY)
   break;
 }

 kvfree(pfns);
 mmput(mm);

 return err;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_evict);

/**
 * drm_gpusvm_has_mapping() - Check if GPU SVM has mapping for the given address range
 * @gpusvm: Pointer to the GPU SVM structure.
 * @start: Start address
 * @end: End address
 *
 * Return: True if GPU SVM has mapping, False otherwise
 */
bool drm_gpusvm_has_mapping(struct drm_gpusvm *gpusvm, unsigned long start,
       unsigned long end)
{
 struct drm_gpusvm_notifier *notifier;

 drm_gpusvm_for_each_notifier(notifier, gpusvm, start, end) {
  struct drm_gpusvm_range *range = NULL;

  drm_gpusvm_for_each_range(range, notifier, start, end)
   return true;
 }

 return false;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_has_mapping);

/**
 * drm_gpusvm_range_set_unmapped() - Mark a GPU SVM range as unmapped
 * @range: Pointer to the GPU SVM range structure.
 * @mmu_range: Pointer to the MMU notifier range structure.
 *
 * This function marks a GPU SVM range as unmapped and sets the partial_unmap flag
 * if the range partially falls within the provided MMU notifier range.
 */
void drm_gpusvm_range_set_unmapped(struct drm_gpusvm_range *range,
       const struct mmu_notifier_range *mmu_range)
{
 lockdep_assert_held_write(&range->gpusvm->notifier_lock);

 range->flags.unmapped = true;
 if (drm_gpusvm_range_start(range) < mmu_range->start ||
     drm_gpusvm_range_end(range) > mmu_range->end)
  range->flags.partial_unmap = true;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(drm_gpusvm_range_set_unmapped);

MODULE_DESCRIPTION("DRM GPUSVM");
MODULE_LICENSE("GPL");