gup: document and work around "COW can break either way" issue
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /*
49  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
50  * or NULL if that failed.
51  */
52 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
53 {
54         struct page *head = compound_head(page);
55
56         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
57                 return NULL;
58         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
59                 return NULL;
60         return head;
61 }
62
63 /*
64  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
65  * flags-dependent amount.
66  *
67  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
68  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
69  *
70  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
71  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
72  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
73  *
74  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
75  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
76  *
77  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
78  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
79  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
80  * is also emitted.
81  */
82 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
83                                                           int refs,
84                                                           unsigned int flags)
85 {
86         if (flags & FOLL_GET)
87                 return try_get_compound_head(page, refs);
88         else if (flags & FOLL_PIN) {
89                 int orig_refs = refs;
90
91                 /*
92                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
93                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
94                  */
95                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
96                                 is_migrate_cma_page(page))
97                         return NULL;
98
99                 /*
100                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
101                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
102                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
103                  *
104                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
105                  * field at least once, so that the page really is pinned.
106                  */
107                 if (!hpage_pincount_available(page))
108                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
109
110                 page = try_get_compound_head(page, refs);
111                 if (!page)
112                         return NULL;
113
114                 if (hpage_pincount_available(page))
115                         hpage_pincount_add(page, refs);
116
117                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
118                                     orig_refs);
119
120                 return page;
121         }
122
123         WARN_ON_ONCE(1);
124         return NULL;
125 }
126
127 /**
128  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
129  *
130  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
131  *
132  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
133  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
134  *
135  * @page:    pointer to page to be grabbed
136  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
137  *
138  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
139  * time. Cases:
140  *
141  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
142  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
143  *
144  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
145  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
146  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
147  */
148 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
149 {
150         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
151
152         if (flags & FOLL_GET)
153                 return try_get_page(page);
154         else if (flags & FOLL_PIN) {
155                 int refs = 1;
156
157                 page = compound_head(page);
158
159                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
160                         return false;
161
162                 if (hpage_pincount_available(page))
163                         hpage_pincount_add(page, 1);
164                 else
165                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
166
167                 /*
168                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
169                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
170                  * *also* increment the normal page refcount field at least
171                  * once, so that the page really is pinned.
172                  */
173                 page_ref_add(page, refs);
174
175                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
176         }
177
178         return true;
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
182 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
183 {
184         int count, refs = 1;
185
186         if (!page_is_devmap_managed(page))
187                 return false;
188
189         if (hpage_pincount_available(page))
190                 hpage_pincount_sub(page, 1);
191         else
192                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
193
194         count = page_ref_sub_return(page, refs);
195
196         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
197         /*
198          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
199          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
200          * stable because nobody holds a reference on the page.
201          */
202         if (count == 1)
203                 free_devmap_managed_page(page);
204         else if (!count)
205                 __put_page(page);
206
207         return true;
208 }
209 #else
210 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
211 {
212         return false;
213 }
214 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
215
216 /**
217  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
218  * @page:            pointer to page to be released
219  *
220  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
221  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
222  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
223  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
224  */
225 void unpin_user_page(struct page *page)
226 {
227         int refs = 1;
228
229         page = compound_head(page);
230
231         /*
232          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
233          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
234          * page is free and we need to inform the device driver through
235          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
236          */
237         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
238                 return;
239
240         if (hpage_pincount_available(page))
241                 hpage_pincount_sub(page, 1);
242         else
243                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
244
245         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
246                 __put_page(page);
247
248         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
251
252 /**
253  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
254  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
255  * @npages: number of pages in the @pages array.
256  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
257  *
258  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
259  * variants called on that page.
260  *
261  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
262  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
263  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
264  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
265  *
266  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
267  *
268  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
269  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
270  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
271  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
272  *
273  */
274 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
275                                  bool make_dirty)
276 {
277         unsigned long index;
278
279         /*
280          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
281          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
282          * single operation to the head page should suffice.
283          */
284
285         if (!make_dirty) {
286                 unpin_user_pages(pages, npages);
287                 return;
288         }
289
290         for (index = 0; index < npages; index++) {
291                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
292                 /*
293                  * Checking PageDirty at this point may race with
294                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
295                  * cases:
296                  *
297                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
298                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
299                  * because clear_page_dirty_for_io() called
300                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
301                  * However, now the page is going to get written back,
302                  * which meets the original intention of setting it
303                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
304                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
305                  * back.
306                  *
307                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
308                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
309                  * written back, so it gets written back again in the
310                  * next writeback cycle. This is harmless.
311                  */
312                 if (!PageDirty(page))
313                         set_page_dirty_lock(page);
314                 unpin_user_page(page);
315         }
316 }
317 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
318
319 /**
320  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
321  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
322  * @npages: number of pages in the @pages array.
323  *
324  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
325  *
326  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
327  */
328 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
329 {
330         unsigned long index;
331
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE or a forced COW break can write even to unwritable pte's,
386  * but only after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) || ((flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
391 }
392
393 /*
394  * A (separate) COW fault might break the page the other way and
395  * get_user_pages() would return the page from what is now the wrong
396  * VM. So we need to force a COW break at GUP time even for reads.
397  */
398 static inline bool should_force_cow_break(struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags)
399 {
400         return is_cow_mapping(vma->vm_flags) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
401 }
402
403 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
404                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
405                 struct dev_pagemap **pgmap)
406 {
407         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
408         struct page *page;
409         spinlock_t *ptl;
410         pte_t *ptep, pte;
411         int ret;
412
413         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
414         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
415                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
416                 return ERR_PTR(-EINVAL);
417 retry:
418         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
419                 return no_page_table(vma, flags);
420
421         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
422         pte = *ptep;
423         if (!pte_present(pte)) {
424                 swp_entry_t entry;
425                 /*
426                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
427                  * even while it is being migrated, so for that case we
428                  * need migration_entry_wait().
429                  */
430                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
431                         goto no_page;
432                 if (pte_none(pte))
433                         goto no_page;
434                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
435                 if (!is_migration_entry(entry))
436                         goto no_page;
437                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
438                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
439                 goto retry;
440         }
441         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
442                 goto no_page;
443         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
444                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
445                 return NULL;
446         }
447
448         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
449         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
450                 /*
451                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
452                  * case since they are only valid while holding the pgmap
453                  * reference.
454                  */
455                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
456                 if (*pgmap)
457                         page = pte_page(pte);
458                 else
459                         goto no_page;
460         } else if (unlikely(!page)) {
461                 if (flags & FOLL_DUMP) {
462                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
463                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
464                         goto out;
465                 }
466
467                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
468                         page = pte_page(pte);
469                 } else {
470                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
471                         page = ERR_PTR(ret);
472                         goto out;
473                 }
474         }
475
476         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
477                 get_page(page);
478                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
479                 lock_page(page);
480                 ret = split_huge_page(page);
481                 unlock_page(page);
482                 put_page(page);
483                 if (ret)
484                         return ERR_PTR(ret);
485                 goto retry;
486         }
487
488         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
489         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
490                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
491                 goto out;
492         }
493         /*
494          * We need to make the page accessible if and only if we are going
495          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
496          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
497          */
498         if (flags & FOLL_PIN) {
499                 ret = arch_make_page_accessible(page);
500                 if (ret) {
501                         unpin_user_page(page);
502                         page = ERR_PTR(ret);
503                         goto out;
504                 }
505         }
506         if (flags & FOLL_TOUCH) {
507                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
508                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
509                         set_page_dirty(page);
510                 /*
511                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
512                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
513                  * mark_page_accessed().
514                  */
515                 mark_page_accessed(page);
516         }
517         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
518                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
519                 if (PageTransCompound(page))
520                         goto out;
521
522                 /*
523                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
524                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
525                  * which might bounce very badly if there is contention.
526                  *
527                  * If the page is already locked, we don't need to
528                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
529                  * when it attempts to reclaim the page.
530                  */
531                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
532                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
533                         /*
534                          * Because we lock page here, and migration is
535                          * blocked by the pte's page reference, and we
536                          * know the page is still mapped, we don't even
537                          * need to check for file-cache page truncation.
538                          */
539                         mlock_vma_page(page);
540                         unlock_page(page);
541                 }
542         }
543 out:
544         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
545         return page;
546 no_page:
547         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
548         if (!pte_none(pte))
549                 return NULL;
550         return no_page_table(vma, flags);
551 }
552
553 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
554                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
555                                     unsigned int flags,
556                                     struct follow_page_context *ctx)
557 {
558         pmd_t *pmd, pmdval;
559         spinlock_t *ptl;
560         struct page *page;
561         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
562
563         pmd = pmd_offset(pudp, address);
564         /*
565          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
566          * on the stack so that it will stop changing under the code.
567          */
568         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
569         if (pmd_none(pmdval))
570                 return no_page_table(vma, flags);
571         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
572                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
573                 if (page)
574                         return page;
575                 return no_page_table(vma, flags);
576         }
577         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
578                 page = follow_huge_pd(vma, address,
579                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
580                                       PMD_SHIFT);
581                 if (page)
582                         return page;
583                 return no_page_table(vma, flags);
584         }
585 retry:
586         if (!pmd_present(pmdval)) {
587                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
588                         return no_page_table(vma, flags);
589                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
590                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
591                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
592                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
593                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
594                 /*
595                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
596                  * mmap_sem is held in read mode
597                  */
598                 if (pmd_none(pmdval))
599                         return no_page_table(vma, flags);
600                 goto retry;
601         }
602         if (pmd_devmap(pmdval)) {
603                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
604                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
605                 spin_unlock(ptl);
606                 if (page)
607                         return page;
608         }
609         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
610                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
611
612         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
613                 return no_page_table(vma, flags);
614
615 retry_locked:
616         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
617         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
618                 spin_unlock(ptl);
619                 return no_page_table(vma, flags);
620         }
621         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
622                 spin_unlock(ptl);
623                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
624                         return no_page_table(vma, flags);
625                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
626                 goto retry_locked;
627         }
628         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
629                 spin_unlock(ptl);
630                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
631         }
632         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
633                 int ret;
634                 page = pmd_page(*pmd);
635                 if (is_huge_zero_page(page)) {
636                         spin_unlock(ptl);
637                         ret = 0;
638                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
639                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
640                                 ret = -EBUSY;
641                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
642                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
643                                 spin_unlock(ptl);
644                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
645                         }
646                         spin_unlock(ptl);
647                         lock_page(page);
648                         ret = split_huge_page(page);
649                         unlock_page(page);
650                         put_page(page);
651                         if (pmd_none(*pmd))
652                                 return no_page_table(vma, flags);
653                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
654                         spin_unlock(ptl);
655                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
656                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
657                 }
658
659                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
660                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
661         }
662         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
663         spin_unlock(ptl);
664         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
665         return page;
666 }
667
668 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
669                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
670                                     unsigned int flags,
671                                     struct follow_page_context *ctx)
672 {
673         pud_t *pud;
674         spinlock_t *ptl;
675         struct page *page;
676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
677
678         pud = pud_offset(p4dp, address);
679         if (pud_none(*pud))
680                 return no_page_table(vma, flags);
681         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
682                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
683                 if (page)
684                         return page;
685                 return no_page_table(vma, flags);
686         }
687         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
688                 page = follow_huge_pd(vma, address,
689                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
690                                       PUD_SHIFT);
691                 if (page)
692                         return page;
693                 return no_page_table(vma, flags);
694         }
695         if (pud_devmap(*pud)) {
696                 ptl = pud_lock(mm, pud);
697                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
698                 spin_unlock(ptl);
699                 if (page)
700                         return page;
701         }
702         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
703                 return no_page_table(vma, flags);
704
705         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
706 }
707
708 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
709                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
710                                     unsigned int flags,
711                                     struct follow_page_context *ctx)
712 {
713         p4d_t *p4d;
714         struct page *page;
715
716         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
717         if (p4d_none(*p4d))
718                 return no_page_table(vma, flags);
719         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
720         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
721                 return no_page_table(vma, flags);
722
723         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
724                 page = follow_huge_pd(vma, address,
725                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
726                                       P4D_SHIFT);
727                 if (page)
728                         return page;
729                 return no_page_table(vma, flags);
730         }
731         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
732 }
733
734 /**
735  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
736  * @vma: vm_area_struct mapping @address
737  * @address: virtual address to look up
738  * @flags: flags modifying lookup behaviour
739  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
740  *       pointer to output page_mask
741  *
742  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
743  *
744  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
745  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
746  *
747  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
748  *
749  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
750  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
751  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
752  */
753 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
754                               unsigned long address, unsigned int flags,
755                               struct follow_page_context *ctx)
756 {
757         pgd_t *pgd;
758         struct page *page;
759         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
760
761         ctx->page_mask = 0;
762
763         /* make this handle hugepd */
764         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
765         if (!IS_ERR(page)) {
766                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
767                 return page;
768         }
769
770         pgd = pgd_offset(mm, address);
771
772         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
773                 return no_page_table(vma, flags);
774
775         if (pgd_huge(*pgd)) {
776                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
777                 if (page)
778                         return page;
779                 return no_page_table(vma, flags);
780         }
781         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
782                 page = follow_huge_pd(vma, address,
783                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
784                                       PGDIR_SHIFT);
785                 if (page)
786                         return page;
787                 return no_page_table(vma, flags);
788         }
789
790         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
791 }
792
793 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
794                          unsigned int foll_flags)
795 {
796         struct follow_page_context ctx = { NULL };
797         struct page *page;
798
799         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
800         if (ctx.pgmap)
801                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
802         return page;
803 }
804
805 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
806                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
807                 struct page **page)
808 {
809         pgd_t *pgd;
810         p4d_t *p4d;
811         pud_t *pud;
812         pmd_t *pmd;
813         pte_t *pte;
814         int ret = -EFAULT;
815
816         /* user gate pages are read-only */
817         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
818                 return -EFAULT;
819         if (address > TASK_SIZE)
820                 pgd = pgd_offset_k(address);
821         else
822                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
823         if (pgd_none(*pgd))
824                 return -EFAULT;
825         p4d = p4d_offset(pgd, address);
826         if (p4d_none(*p4d))
827                 return -EFAULT;
828         pud = pud_offset(p4d, address);
829         if (pud_none(*pud))
830                 return -EFAULT;
831         pmd = pmd_offset(pud, address);
832         if (!pmd_present(*pmd))
833                 return -EFAULT;
834         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
835         pte = pte_offset_map(pmd, address);
836         if (pte_none(*pte))
837                 goto unmap;
838         *vma = get_gate_vma(mm);
839         if (!page)
840                 goto out;
841         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
842         if (!*page) {
843                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
844                         goto unmap;
845                 *page = pte_page(*pte);
846         }
847         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
848                 ret = -ENOMEM;
849                 goto unmap;
850         }
851 out:
852         ret = 0;
853 unmap:
854         pte_unmap(pte);
855         return ret;
856 }
857
858 /*
859  * mmap_sem must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
860  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.  If it
861  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
862  */
863 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
864                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
865 {
866         unsigned int fault_flags = 0;
867         vm_fault_t ret;
868
869         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
870         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
871                 return -ENOENT;
872         if (*flags & FOLL_WRITE)
873                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
874         if (*flags & FOLL_REMOTE)
875                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
876         if (locked)
877                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
878         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
879                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
880         if (*flags & FOLL_TRIED) {
881                 /*
882                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
883                  * can co-exist
884                  */
885                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
886         }
887
888         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
889         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
890                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
891
892                 if (err)
893                         return err;
894                 BUG();
895         }
896
897         if (tsk) {
898                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
899                         tsk->maj_flt++;
900                 else
901                         tsk->min_flt++;
902         }
903
904         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
905                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
906                         *locked = 0;
907                 return -EBUSY;
908         }
909
910         /*
911          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
912          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
913          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
914          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
915          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
916          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
917          * reCOWed by userspace write).
918          */
919         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
920                 *flags |= FOLL_COW;
921         return 0;
922 }
923
924 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
925 {
926         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
927         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
928         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
929
930         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
931                 return -EFAULT;
932
933         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
934                 return -EFAULT;
935
936         if (write) {
937                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
938                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
939                                 return -EFAULT;
940                         /*
941                          * We used to let the write,force case do COW in a
942                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
943                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
944                          * executable, without corrupting the file (yet only
945                          * when that file had been opened for writing!).
946                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
947                          * just reject it.
948                          */
949                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
950                                 return -EFAULT;
951                 }
952         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
953                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
954                         return -EFAULT;
955                 /*
956                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
957                  * have VM_MAYREAD set?
958                  */
959                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
960                         return -EFAULT;
961         }
962         /*
963          * gups are always data accesses, not instruction
964          * fetches, so execute=false here
965          */
966         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
967                 return -EFAULT;
968         return 0;
969 }
970
971 /**
972  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
973  * @tsk:        task_struct of target task
974  * @mm:         mm_struct of target mm
975  * @start:      starting user address
976  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
977  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
978  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
979  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
980  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
981  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
982  *              Or NULL if the caller does not require them.
983  * @locked:     whether we're still with the mmap_sem held
984  *
985  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
986  * number requested), or an error. Details about the return value:
987  *
988  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
989  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
990  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
991  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
992  *
993  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
994  *
995  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
996  *
997  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
998  *
999  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1000  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1001  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1002  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1003  *
1004  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1005  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1006  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1007  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1008  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1009  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1010  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1011  * locks can't be held over the syscall boundary.
1012  *
1013  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1014  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1015  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1016  * before put_page is called.
1017  *
1018  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_sem is
1019  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1020  * have FOLL_NOWAIT.
1021  *
1022  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1023  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
1024  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1025  * reading or writing and will not be released.
1026  *
1027  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1028  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1029  * you need some special @gup_flags.
1030  */
1031 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1032                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1033                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1034                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1035 {
1036         long ret = 0, i = 0;
1037         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1038         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1039
1040         if (!nr_pages)
1041                 return 0;
1042
1043         start = untagged_addr(start);
1044
1045         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1046
1047         /*
1048          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1049          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1050          * using the address space
1051          */
1052         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1053                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1054
1055         do {
1056                 struct page *page;
1057                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1058                 unsigned int page_increm;
1059
1060                 /* first iteration or cross vma bound */
1061                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1062                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1063                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1064                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1065                                                 gup_flags, &vma,
1066                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1067                                 if (ret)
1068                                         goto out;
1069                                 ctx.page_mask = 0;
1070                                 goto next_page;
1071                         }
1072
1073                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1074                                 ret = -EFAULT;
1075                                 goto out;
1076                         }
1077                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1078                                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1079                                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1080                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1081                                                 &start, &nr_pages, i,
1082                                                 foll_flags, locked);
1083                                 if (locked && *locked == 0) {
1084                                         /*
1085                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1086                                          * and we've lost mmap_sem.
1087                                          * We must stop here.
1088                                          */
1089                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1090                                         BUG_ON(ret != 0);
1091                                         goto out;
1092                                 }
1093                                 continue;
1094                         }
1095                 }
1096
1097                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1098                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1099
1100 retry:
1101                 /*
1102                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1103                  * potentially allocating memory.
1104                  */
1105                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1106                         ret = -EINTR;
1107                         goto out;
1108                 }
1109                 cond_resched();
1110
1111                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1112                 if (!page) {
1113                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
1114                                            locked);
1115                         switch (ret) {
1116                         case 0:
1117                                 goto retry;
1118                         case -EBUSY:
1119                                 ret = 0;
1120                                 fallthrough;
1121                         case -EFAULT:
1122                         case -ENOMEM:
1123                         case -EHWPOISON:
1124                                 goto out;
1125                         case -ENOENT:
1126                                 goto next_page;
1127                         }
1128                         BUG();
1129                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1130                         /*
1131                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1132                          * struct page.
1133                          */
1134                         goto next_page;
1135                 } else if (IS_ERR(page)) {
1136                         ret = PTR_ERR(page);
1137                         goto out;
1138                 }
1139                 if (pages) {
1140                         pages[i] = page;
1141                         flush_anon_page(vma, page, start);
1142                         flush_dcache_page(page);
1143                         ctx.page_mask = 0;
1144                 }
1145 next_page:
1146                 if (vmas) {
1147                         vmas[i] = vma;
1148                         ctx.page_mask = 0;
1149                 }
1150                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1151                 if (page_increm > nr_pages)
1152                         page_increm = nr_pages;
1153                 i += page_increm;
1154                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1155                 nr_pages -= page_increm;
1156         } while (nr_pages);
1157 out:
1158         if (ctx.pgmap)
1159                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1160         return i ? i : ret;
1161 }
1162
1163 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1164                               unsigned int fault_flags)
1165 {
1166         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1167         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1168         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1169
1170         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1171                 return false;
1172
1173         /*
1174          * The architecture might have a hardware protection
1175          * mechanism other than read/write that can deny access.
1176          *
1177          * gup always represents data access, not instruction
1178          * fetches, so execute=false here:
1179          */
1180         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1181                 return false;
1182
1183         return true;
1184 }
1185
1186 /*
1187  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1188  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1189  *              NULL if faults are not to be recorded.
1190  * @mm:         mm_struct of target mm
1191  * @address:    user address
1192  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1193  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
1194  *              does not allow retry
1195  *
1196  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1197  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1198  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1199  * trying again.
1200  *
1201  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1202  *
1203  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1204  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1205  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1206  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1207  *
1208  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1209  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1210  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1211  * succeed.
1212  *
1213  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
1214  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
1215  */
1216 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1217                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1218                      bool *unlocked)
1219 {
1220         struct vm_area_struct *vma;
1221         vm_fault_t ret, major = 0;
1222
1223         address = untagged_addr(address);
1224
1225         if (unlocked)
1226                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1227
1228 retry:
1229         vma = find_extend_vma(mm, address);
1230         if (!vma || address < vma->vm_start)
1231                 return -EFAULT;
1232
1233         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1234                 return -EFAULT;
1235
1236         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1237             fatal_signal_pending(current))
1238                 return -EINTR;
1239
1240         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
1241         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1242         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1243                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1244
1245                 if (err)
1246                         return err;
1247                 BUG();
1248         }
1249
1250         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1251                 down_read(&mm->mmap_sem);
1252                 *unlocked = true;
1253                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1254                 goto retry;
1255         }
1256
1257         if (tsk) {
1258                 if (major)
1259                         tsk->maj_flt++;
1260                 else
1261                         tsk->min_flt++;
1262         }
1263         return 0;
1264 }
1265 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1266
1267 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1268                                                 struct mm_struct *mm,
1269                                                 unsigned long start,
1270                                                 unsigned long nr_pages,
1271                                                 struct page **pages,
1272                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1273                                                 int *locked,
1274                                                 unsigned int flags)
1275 {
1276         long ret, pages_done;
1277         bool lock_dropped;
1278
1279         if (locked) {
1280                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1281                 BUG_ON(vmas);
1282                 /* check caller initialized locked */
1283                 BUG_ON(*locked != 1);
1284         }
1285
1286         /*
1287          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1288          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1289          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1290          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1291          *
1292          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1293          * that here, as any failures will be obvious enough.
1294          */
1295         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1296                 flags |= FOLL_GET;
1297
1298         pages_done = 0;
1299         lock_dropped = false;
1300         for (;;) {
1301                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1302                                        vmas, locked);
1303                 if (!locked)
1304                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1305                         return ret;
1306
1307                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1308                 if (!*locked) {
1309                         BUG_ON(ret < 0);
1310                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1311                 }
1312
1313                 if (ret > 0) {
1314                         nr_pages -= ret;
1315                         pages_done += ret;
1316                         if (!nr_pages)
1317                                 break;
1318                 }
1319                 if (*locked) {
1320                         /*
1321                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1322                          * FOLL_NOWAIT.
1323                          */
1324                         if (!pages_done)
1325                                 pages_done = ret;
1326                         break;
1327                 }
1328                 /*
1329                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1330                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1331                  */
1332                 if (likely(pages))
1333                         pages += ret;
1334                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1335                 lock_dropped = true;
1336
1337 retry:
1338                 /*
1339                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1340                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1341                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1342                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1343                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1344                  */
1345
1346                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1347                         if (!pages_done)
1348                                 pages_done = -EINTR;
1349                         break;
1350                 }
1351
1352                 ret = down_read_killable(&mm->mmap_sem);
1353                 if (ret) {
1354                         BUG_ON(ret > 0);
1355                         if (!pages_done)
1356                                 pages_done = ret;
1357                         break;
1358                 }
1359
1360                 *locked = 1;
1361                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1362                                        pages, NULL, locked);
1363                 if (!*locked) {
1364                         /* Continue to retry until we succeeded */
1365                         BUG_ON(ret != 0);
1366                         goto retry;
1367                 }
1368                 if (ret != 1) {
1369                         BUG_ON(ret > 1);
1370                         if (!pages_done)
1371                                 pages_done = ret;
1372                         break;
1373                 }
1374                 nr_pages--;
1375                 pages_done++;
1376                 if (!nr_pages)
1377                         break;
1378                 if (likely(pages))
1379                         pages++;
1380                 start += PAGE_SIZE;
1381         }
1382         if (lock_dropped && *locked) {
1383                 /*
1384                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1385                  * and so the critical section protected by it was lost.
1386                  */
1387                 up_read(&mm->mmap_sem);
1388                 *locked = 0;
1389         }
1390         return pages_done;
1391 }
1392
1393 /**
1394  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1395  * @vma:   target vma
1396  * @start: start address
1397  * @end:   end address
1398  * @locked: whether the mmap_sem is still held
1399  *
1400  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1401  *
1402  * return 0 on success, negative error code on error.
1403  *
1404  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1405  *
1406  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1407  * be unperturbed.
1408  *
1409  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1410  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1411  */
1412 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1413                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1414 {
1415         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1416         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1417         int gup_flags;
1418
1419         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1420         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1421         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1422         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1423         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1424
1425         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1426         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1427                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1428         /*
1429          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1430          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1431          * and we would not want to dirty them for nothing.
1432          */
1433         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1434                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1435
1436         /*
1437          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1438          * other than PROT_NONE.
1439          */
1440         if (vma_is_accessible(vma))
1441                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1442
1443         /*
1444          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1445          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1446          */
1447         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1448                                 NULL, NULL, locked);
1449 }
1450
1451 /*
1452  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1453  *
1454  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1455  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1456  * mmap_sem must not be held.
1457  */
1458 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1459 {
1460         struct mm_struct *mm = current->mm;
1461         unsigned long end, nstart, nend;
1462         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1463         int locked = 0;
1464         long ret = 0;
1465
1466         end = start + len;
1467
1468         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1469                 /*
1470                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1471                  * Find first corresponding VMA.
1472                  */
1473                 if (!locked) {
1474                         locked = 1;
1475                         down_read(&mm->mmap_sem);
1476                         vma = find_vma(mm, nstart);
1477                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1478                         vma = vma->vm_next;
1479                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1480                         break;
1481                 /*
1482                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1483                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1484                  */
1485                 nend = min(end, vma->vm_end);
1486                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1487                         continue;
1488                 if (nstart < vma->vm_start)
1489                         nstart = vma->vm_start;
1490                 /*
1491                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1492                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1493                  * if the vma was already munlocked.
1494                  */
1495                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1496                 if (ret < 0) {
1497                         if (ignore_errors) {
1498                                 ret = 0;
1499                                 continue;       /* continue at next VMA */
1500                         }
1501                         break;
1502                 }
1503                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1504                 ret = 0;
1505         }
1506         if (locked)
1507                 up_read(&mm->mmap_sem);
1508         return ret;     /* 0 or negative error code */
1509 }
1510
1511 /**
1512  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1513  * @addr: user address
1514  *
1515  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1516  * to be freed afterwards by put_page().
1517  *
1518  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1519  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1520  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1521  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1522  *
1523  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1524  */
1525 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1526 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1527 {
1528         struct vm_area_struct *vma;
1529         struct page *page;
1530
1531         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1532                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1533                              NULL) < 1)
1534                 return NULL;
1535         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1536         return page;
1537 }
1538 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1539 #else /* CONFIG_MMU */
1540 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1541                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1542                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1543                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1544                 unsigned int foll_flags)
1545 {
1546         struct vm_area_struct *vma;
1547         unsigned long vm_flags;
1548         int i;
1549
1550         /* calculate required read or write permissions.
1551          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1552          */
1553         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1554                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1555         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1556                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1557
1558         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1559                 vma = find_vma(mm, start);
1560                 if (!vma)
1561                         goto finish_or_fault;
1562
1563                 /* protect what we can, including chardevs */
1564                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1565                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1566                         goto finish_or_fault;
1567
1568                 if (pages) {
1569                         pages[i] = virt_to_page(start);
1570                         if (pages[i])
1571                                 get_page(pages[i]);
1572                 }
1573                 if (vmas)
1574                         vmas[i] = vma;
1575                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1576         }
1577
1578         return i;
1579
1580 finish_or_fault:
1581         return i ? : -EFAULT;
1582 }
1583 #endif /* !CONFIG_MMU */
1584
1585 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1586 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1587 {
1588         long i;
1589         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1590
1591         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1592                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1593
1594                 if (vma == vma_prev)
1595                         continue;
1596
1597                 vma_prev = vma;
1598
1599                 if (vma_is_fsdax(vma))
1600                         return true;
1601         }
1602         return false;
1603 }
1604
1605 #ifdef CONFIG_CMA
1606 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1607 {
1608         /*
1609          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1610          * as the source page.
1611          */
1612         int nid = page_to_nid(page);
1613         /*
1614          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1615          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1616          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1617          * in some case these nodes will have really less non movable
1618          * allocation memory.
1619          */
1620         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1621
1622         if (PageHighMem(page))
1623                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1624
1625 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1626         if (PageHuge(page)) {
1627                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1628                 /*
1629                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1630                  * mostly be from the CMA region.
1631                  */
1632                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1633         }
1634 #endif
1635         if (PageTransHuge(page)) {
1636                 struct page *thp;
1637                 /*
1638                  * ignore allocation failure warnings
1639                  */
1640                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1641
1642                 /*
1643                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1644                  * CMA area again.
1645                  */
1646                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1647                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1648                 if (!thp)
1649                         return NULL;
1650                 prep_transhuge_page(thp);
1651                 return thp;
1652         }
1653
1654         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1655 }
1656
1657 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1658                                         struct mm_struct *mm,
1659                                         unsigned long start,
1660                                         unsigned long nr_pages,
1661                                         struct page **pages,
1662                                         struct vm_area_struct **vmas,
1663                                         unsigned int gup_flags)
1664 {
1665         unsigned long i;
1666         unsigned long step;
1667         bool drain_allow = true;
1668         bool migrate_allow = true;
1669         LIST_HEAD(cma_page_list);
1670         long ret = nr_pages;
1671
1672 check_again:
1673         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1674
1675                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1676
1677                 /*
1678                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1679                  * part.
1680                  */
1681                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1682                 /*
1683                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1684                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1685                  * of the CMA zone if possible.
1686                  */
1687                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1688                         if (PageHuge(head))
1689                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1690                         else {
1691                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1692                                         lru_add_drain_all();
1693                                         drain_allow = false;
1694                                 }
1695
1696                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1697                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1698                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1699                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1700                                                             page_is_file_lru(head),
1701                                                             hpage_nr_pages(head));
1702                                 }
1703                         }
1704                 }
1705
1706                 i += step;
1707         }
1708
1709         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1710                 /*
1711                  * drop the above get_user_pages reference.
1712                  */
1713                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1714                         put_page(pages[i]);
1715
1716                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1717                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1718                         /*
1719                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1720                          * without migration.
1721                          */
1722                         migrate_allow = false;
1723
1724                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1725                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1726                 }
1727                 /*
1728                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1729                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1730                  * earlier.
1731                  */
1732                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1733                                                    pages, vmas, NULL,
1734                                                    gup_flags);
1735
1736                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1737                         nr_pages = ret;
1738                         drain_allow = true;
1739                         goto check_again;
1740                 }
1741         }
1742
1743         return ret;
1744 }
1745 #else
1746 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1747                                         struct mm_struct *mm,
1748                                         unsigned long start,
1749                                         unsigned long nr_pages,
1750                                         struct page **pages,
1751                                         struct vm_area_struct **vmas,
1752                                         unsigned int gup_flags)
1753 {
1754         return nr_pages;
1755 }
1756 #endif /* CONFIG_CMA */
1757
1758 /*
1759  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1760  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1761  */
1762 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1763                                   struct mm_struct *mm,
1764                                   unsigned long start,
1765                                   unsigned long nr_pages,
1766                                   struct page **pages,
1767                                   struct vm_area_struct **vmas,
1768                                   unsigned int gup_flags)
1769 {
1770         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1771         unsigned long flags = 0;
1772         long rc, i;
1773
1774         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1775                 if (!pages)
1776                         return -EINVAL;
1777
1778                 if (!vmas_tmp) {
1779                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1780                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1781                                            GFP_KERNEL);
1782                         if (!vmas_tmp)
1783                                 return -ENOMEM;
1784                 }
1785                 flags = memalloc_nocma_save();
1786         }
1787
1788         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1789                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1790
1791         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1792                 memalloc_nocma_restore(flags);
1793                 if (rc < 0)
1794                         goto out;
1795
1796                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1797                         for (i = 0; i < rc; i++)
1798                                 put_page(pages[i]);
1799                         rc = -EOPNOTSUPP;
1800                         goto out;
1801                 }
1802
1803                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1804                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1805         }
1806
1807 out:
1808         if (vmas_tmp != vmas)
1809                 kfree(vmas_tmp);
1810         return rc;
1811 }
1812 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1813 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1814                                                   struct mm_struct *mm,
1815                                                   unsigned long start,
1816                                                   unsigned long nr_pages,
1817                                                   struct page **pages,
1818                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1819                                                   unsigned int flags)
1820 {
1821         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1822                                        NULL, flags);
1823 }
1824 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1825
1826 #ifdef CONFIG_MMU
1827 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1828                                     struct mm_struct *mm,
1829                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1830                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1831                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1832 {
1833         /*
1834          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1835          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1836          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1837          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1838          * allow what we can.
1839          */
1840         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1841                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1842                         return -EINVAL;
1843                 /*
1844                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1845                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1846                  */
1847                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1848                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1849                                              FOLL_REMOTE);
1850         }
1851
1852         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1853                                        locked,
1854                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1855 }
1856
1857 /*
1858  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1859  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1860  *              NULL if faults are not to be recorded.
1861  * @mm:         mm_struct of target mm
1862  * @start:      starting user address
1863  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1864  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1865  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1866  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1867  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1868  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1869  *              Or NULL if the caller does not require them.
1870  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1871  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1872  *              utilised. Lock must initially be held.
1873  *
1874  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1875  * number requested), or an error. Details about the return value:
1876  *
1877  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1878  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1879  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1880  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1881  *
1882  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1883  *
1884  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1885  *
1886  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1887  *
1888  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1889  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1890  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1891  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1892  *
1893  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1894  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1895  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1896  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1897  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1898  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1899  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1900  * locks can't be held over the syscall boundary.
1901  *
1902  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1903  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1904  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1905  *
1906  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1907  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1908  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1909  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1910  * use the correct cache flushing APIs.
1911  *
1912  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1913  *
1914  * get_user_pages should be phased out in favor of
1915  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1916  * should use get_user_pages because it cannot pass
1917  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1918  */
1919 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1920                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1921                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1922                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1923 {
1924         /*
1925          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1926          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1927          */
1928         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1929                 return -EINVAL;
1930
1931         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1932                                        pages, vmas, locked);
1933 }
1934 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1935
1936 #else /* CONFIG_MMU */
1937 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1938                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1939                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1940                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1941 {
1942         return 0;
1943 }
1944
1945 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1946                                     struct mm_struct *mm,
1947                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1948                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1949                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1950 {
1951         return 0;
1952 }
1953 #endif /* !CONFIG_MMU */
1954
1955 /*
1956  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1957  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1958  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1959  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1960  * FOLL_REMOTE in here.
1961  */
1962 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1963                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1964                 struct vm_area_struct **vmas)
1965 {
1966         /*
1967          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1968          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1969          */
1970         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1971                 return -EINVAL;
1972
1973         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1974                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1975 }
1976 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1977
1978 /*
1979  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1980  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1981  * get_user_pages_unlocked().
1982  *
1983  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1984  *
1985  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1986  *      do_something()
1987  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1988  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1989  *
1990  *  to:
1991  *
1992  *      int locked = 1;
1993  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1994  *      do_something()
1995  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1996  *      if (locked)
1997  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1998  */
1999 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2000                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2001                            int *locked)
2002 {
2003         /*
2004          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2005          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2006          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2007          * disallow this option for now.
2008          */
2009         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2010                 return -EINVAL;
2011
2012         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2013                                        pages, NULL, locked,
2014                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2015 }
2016 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2017
2018 /*
2019  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2020  *
2021  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2022  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2023  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2024  *
2025  *  with:
2026  *
2027  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
2028  *
2029  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2030  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2031  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2032  */
2033 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2034                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2035 {
2036         struct mm_struct *mm = current->mm;
2037         int locked = 1;
2038         long ret;
2039
2040         /*
2041          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2042          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2043          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2044          * disallow this option for now.
2045          */
2046         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2047                 return -EINVAL;
2048
2049         down_read(&mm->mmap_sem);
2050         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2051                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2052         if (locked)
2053                 up_read(&mm->mmap_sem);
2054         return ret;
2055 }
2056 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2057
2058 /*
2059  * Fast GUP
2060  *
2061  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2062  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2063  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2064  * block any THP splits.
2065  *
2066  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2067  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2068  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2069  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2070  *
2071  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2072  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2073  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2074  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2075  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2076  *
2077  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2078  * are currently made:
2079  *
2080  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2081  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2082  *
2083  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2084  *
2085  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2086  *
2087  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2088  *
2089  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2090  */
2091 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2092
2093 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2094 {
2095         if (flags & FOLL_PIN) {
2096                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2097                                     refs);
2098
2099                 if (hpage_pincount_available(page))
2100                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2101                 else
2102                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2103         }
2104
2105         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2106         /*
2107          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2108          * ref needs a put_page().
2109          */
2110         if (refs > 1)
2111                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2112         put_page(page);
2113 }
2114
2115 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2116
2117 /*
2118  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2119  *
2120  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2121  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2122  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2123  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2124  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2125  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2126  * that we are blocking by holding interrupts off.
2127  *
2128  * Setting ptes from not present to present goes:
2129  *
2130  *   ptep->pte_high = h;
2131  *   smp_wmb();
2132  *   ptep->pte_low = l;
2133  *
2134  * And present to not present goes:
2135  *
2136  *   ptep->pte_low = 0;
2137  *   smp_wmb();
2138  *   ptep->pte_high = 0;
2139  *
2140  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2141  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2142  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2143  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2144  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2145  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2146  * operates on present ptes we're safe.
2147  */
2148 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2149 {
2150         pte_t pte;
2151
2152         do {
2153                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2154                 smp_rmb();
2155                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2156                 smp_rmb();
2157         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2158
2159         return pte;
2160 }
2161 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2162 /*
2163  * We require that the PTE can be read atomically.
2164  */
2165 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2166 {
2167         return READ_ONCE(*ptep);
2168 }
2169 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2170
2171 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2172                                             unsigned int flags,
2173                                             struct page **pages)
2174 {
2175         while ((*nr) - nr_start) {
2176                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2177
2178                 ClearPageReferenced(page);
2179                 if (flags & FOLL_PIN)
2180                         unpin_user_page(page);
2181                 else
2182                         put_page(page);
2183         }
2184 }
2185
2186 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2187 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2188                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2189 {
2190         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2191         int nr_start = *nr, ret = 0;
2192         pte_t *ptep, *ptem;
2193
2194         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2195         do {
2196                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2197                 struct page *head, *page;
2198
2199                 /*
2200                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2201                  * path using the pte_protnone check.
2202                  */
2203                 if (pte_protnone(pte))
2204                         goto pte_unmap;
2205
2206                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2207                         goto pte_unmap;
2208
2209                 if (pte_devmap(pte)) {
2210                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2211                                 goto pte_unmap;
2212
2213                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2214                         if (unlikely(!pgmap)) {
2215                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2216                                 goto pte_unmap;
2217                         }
2218                 } else if (pte_special(pte))
2219                         goto pte_unmap;
2220
2221                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2222                 page = pte_page(pte);
2223
2224                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2225                 if (!head)
2226                         goto pte_unmap;
2227
2228                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2229                         put_compound_head(head, 1, flags);
2230                         goto pte_unmap;
2231                 }
2232
2233                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2234
2235                 /*
2236                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2237                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2238                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2239                  * details.
2240                  */
2241                 if (flags & FOLL_PIN) {
2242                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2243                         if (ret) {
2244                                 unpin_user_page(page);
2245                                 goto pte_unmap;
2246                         }
2247                 }
2248                 SetPageReferenced(page);
2249                 pages[*nr] = page;
2250                 (*nr)++;
2251
2252         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2253
2254         ret = 1;
2255
2256 pte_unmap:
2257         if (pgmap)
2258                 put_dev_pagemap(pgmap);
2259         pte_unmap(ptem);
2260         return ret;
2261 }
2262 #else
2263
2264 /*
2265  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2266  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2267  * to be special.
2268  *
2269  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2270  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
2271  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2272  */
2273 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2274                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2275 {
2276         return 0;
2277 }
2278 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2279
2280 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2281 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2282                              unsigned long end, unsigned int flags,
2283                              struct page **pages, int *nr)
2284 {
2285         int nr_start = *nr;
2286         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2287
2288         do {
2289                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2290
2291                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2292                 if (unlikely(!pgmap)) {
2293                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2294                         return 0;
2295                 }
2296                 SetPageReferenced(page);
2297                 pages[*nr] = page;
2298                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2299                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2300                         return 0;
2301                 }
2302                 (*nr)++;
2303                 pfn++;
2304         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2305
2306         if (pgmap)
2307                 put_dev_pagemap(pgmap);
2308         return 1;
2309 }
2310
2311 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2312                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2313                                  struct page **pages, int *nr)
2314 {
2315         unsigned long fault_pfn;
2316         int nr_start = *nr;
2317
2318         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2319         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2320                 return 0;
2321
2322         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2323                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2324                 return 0;
2325         }
2326         return 1;
2327 }
2328
2329 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2330                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2331                                  struct page **pages, int *nr)
2332 {
2333         unsigned long fault_pfn;
2334         int nr_start = *nr;
2335
2336         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2337         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2338                 return 0;
2339
2340         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2341                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2342                 return 0;
2343         }
2344         return 1;
2345 }
2346 #else
2347 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2348                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2349                                  struct page **pages, int *nr)
2350 {
2351         BUILD_BUG();
2352         return 0;
2353 }
2354
2355 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2356                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2357                                  struct page **pages, int *nr)
2358 {
2359         BUILD_BUG();
2360         return 0;
2361 }
2362 #endif
2363
2364 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2365                            unsigned long end, struct page **pages)
2366 {
2367         int nr;
2368
2369         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2370                 pages[nr++] = page++;
2371
2372         return nr;
2373 }
2374
2375 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2376 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2377                                       unsigned long sz)
2378 {
2379         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2380         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2381 }
2382
2383 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2384                        unsigned long end, unsigned int flags,
2385                        struct page **pages, int *nr)
2386 {
2387         unsigned long pte_end;
2388         struct page *head, *page;
2389         pte_t pte;
2390         int refs;
2391
2392         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2393         if (pte_end < end)
2394                 end = pte_end;
2395
2396         pte = READ_ONCE(*ptep);
2397
2398         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2399                 return 0;
2400
2401         /* hugepages are never "special" */
2402         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2403
2404         head = pte_page(pte);
2405         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2406         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2407
2408         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2409         if (!head)
2410                 return 0;
2411
2412         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2413                 put_compound_head(head, refs, flags);
2414                 return 0;
2415         }
2416
2417         *nr += refs;
2418         SetPageReferenced(head);
2419         return 1;
2420 }
2421
2422 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2423                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2424                 struct page **pages, int *nr)
2425 {
2426         pte_t *ptep;
2427         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2428         unsigned long next;
2429
2430         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2431         do {
2432                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2433                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2434                         return 0;
2435         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2436
2437         return 1;
2438 }
2439 #else
2440 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2441                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2442                 struct page **pages, int *nr)
2443 {
2444         return 0;
2445 }
2446 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2447
2448 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2449                         unsigned long end, unsigned int flags,
2450                         struct page **pages, int *nr)
2451 {
2452         struct page *head, *page;
2453         int refs;
2454
2455         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2456                 return 0;
2457
2458         if (pmd_devmap(orig)) {
2459                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2460                         return 0;
2461                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2462                                              pages, nr);
2463         }
2464
2465         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2466         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2467
2468         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2469         if (!head)
2470                 return 0;
2471
2472         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2473                 put_compound_head(head, refs, flags);
2474                 return 0;
2475         }
2476
2477         *nr += refs;
2478         SetPageReferenced(head);
2479         return 1;
2480 }
2481
2482 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2483                         unsigned long end, unsigned int flags,
2484                         struct page **pages, int *nr)
2485 {
2486         struct page *head, *page;
2487         int refs;
2488
2489         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2490                 return 0;
2491
2492         if (pud_devmap(orig)) {
2493                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2494                         return 0;
2495                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2496                                              pages, nr);
2497         }
2498
2499         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2500         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2501
2502         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2503         if (!head)
2504                 return 0;
2505
2506         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2507                 put_compound_head(head, refs, flags);
2508                 return 0;
2509         }
2510
2511         *nr += refs;
2512         SetPageReferenced(head);
2513         return 1;
2514 }
2515
2516 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2517                         unsigned long end, unsigned int flags,
2518                         struct page **pages, int *nr)
2519 {
2520         int refs;
2521         struct page *head, *page;
2522
2523         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2524                 return 0;
2525
2526         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2527
2528         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2529         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2530
2531         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2532         if (!head)
2533                 return 0;
2534
2535         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2536                 put_compound_head(head, refs, flags);
2537                 return 0;
2538         }
2539
2540         *nr += refs;
2541         SetPageReferenced(head);
2542         return 1;
2543 }
2544
2545 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2546                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2547 {
2548         unsigned long next;
2549         pmd_t *pmdp;
2550
2551         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2552         do {
2553                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2554
2555                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2556                 if (!pmd_present(pmd))
2557                         return 0;
2558
2559                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2560                              pmd_devmap(pmd))) {
2561                         /*
2562                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2563                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2564                          * can be serialised against THP migration.
2565                          */
2566                         if (pmd_protnone(pmd))
2567                                 return 0;
2568
2569                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2570                                 pages, nr))
2571                                 return 0;
2572
2573                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2574                         /*
2575                          * architecture have different format for hugetlbfs
2576                          * pmd format and THP pmd format
2577                          */
2578                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2579                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2580                                 return 0;
2581                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2582                         return 0;
2583         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2584
2585         return 1;
2586 }
2587
2588 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2589                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2590 {
2591         unsigned long next;
2592         pud_t *pudp;
2593
2594         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2595         do {
2596                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2597
2598                 next = pud_addr_end(addr, end);
2599                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2600                         return 0;
2601                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2602                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2603                                           pages, nr))
2604                                 return 0;
2605                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2606                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2607                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2608                                 return 0;
2609                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2610                         return 0;
2611         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2612
2613         return 1;
2614 }
2615
2616 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2617                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2618 {
2619         unsigned long next;
2620         p4d_t *p4dp;
2621
2622         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2623         do {
2624                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2625
2626                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2627                 if (p4d_none(p4d))
2628                         return 0;
2629                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2630                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2631                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2632                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2633                                 return 0;
2634                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2635                         return 0;
2636         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2637
2638         return 1;
2639 }
2640
2641 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2642                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2643 {
2644         unsigned long next;
2645         pgd_t *pgdp;
2646
2647         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2648         do {
2649                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2650
2651                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2652                 if (pgd_none(pgd))
2653                         return;
2654                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2655                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2656                                           pages, nr))
2657                                 return;
2658                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2659                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2660                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2661                                 return;
2662                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2663                         return;
2664         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2665 }
2666 #else
2667 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2668                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2669 {
2670 }
2671 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2672
2673 #ifndef gup_fast_permitted
2674 /*
2675  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2676  * we need to fall back to the slow version:
2677  */
2678 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2679 {
2680         return true;
2681 }
2682 #endif
2683
2684 /*
2685  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2686  * the regular GUP.
2687  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2688  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2689  *
2690  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2691  * pages pinned.
2692  *
2693  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2694  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2695  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2696  */
2697 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2698                           struct page **pages)
2699 {
2700         unsigned long len, end;
2701         unsigned long flags;
2702         int nr_pinned = 0;
2703         /*
2704          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2705          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2706          */
2707         unsigned int gup_flags = FOLL_GET;
2708
2709         if (write)
2710                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2711
2712         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2713         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2714         end = start + len;
2715
2716         if (end <= start)
2717                 return 0;
2718         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2719                 return 0;
2720
2721         /*
2722          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2723          * interrupts disabled by get_futex_key.
2724          *
2725          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2726          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2727          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2728          *
2729          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2730          * block IPIs that come from THPs splitting.
2731          *
2732          * NOTE! We allow read-only gup_fast() here, but you'd better be
2733          * careful about possible COW pages. You'll get _a_ COW page, but
2734          * not necessarily the one you intended to get depending on what
2735          * COW event happens after this. COW may break the page copy in a
2736          * random direction.
2737          */
2738
2739         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2740             gup_fast_permitted(start, end)) {
2741                 local_irq_save(flags);
2742                 gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2743                 local_irq_restore(flags);
2744         }
2745
2746         return nr_pinned;
2747 }
2748 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2749
2750 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2751                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2752 {
2753         int ret;
2754
2755         /*
2756          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2757          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2758          */
2759         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2760                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2761                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2762                                             start, nr_pages,
2763                                             pages, NULL, gup_flags);
2764                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2765         } else {
2766                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2767                                               pages, gup_flags);
2768         }
2769
2770         return ret;
2771 }
2772
2773 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2774                                         unsigned int gup_flags,
2775                                         struct page **pages)
2776 {
2777         unsigned long addr, len, end;
2778         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2779
2780         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2781                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2782                 return -EINVAL;
2783
2784         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2785         addr = start;
2786         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2787         end = start + len;
2788
2789         if (end <= start)
2790                 return 0;
2791         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2792                 return -EFAULT;
2793
2794         /*
2795          * The FAST_GUP case requires FOLL_WRITE even for pure reads,
2796          * because get_user_pages() may need to cause an early COW in
2797          * order to avoid confusing the normal COW routines. So only
2798          * targets that are already writable are safe to do by just
2799          * looking at the page tables.
2800          */
2801         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2802             gup_fast_permitted(start, end)) {
2803                 local_irq_disable();
2804                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags | FOLL_WRITE, pages, &nr_pinned);
2805                 local_irq_enable();
2806                 ret = nr_pinned;
2807         }
2808
2809         if (nr_pinned < nr_pages) {
2810                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2811                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2812                 pages += nr_pinned;
2813
2814                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2815                                               gup_flags, pages);
2816
2817                 /* Have to be a bit careful with return values */
2818                 if (nr_pinned > 0) {
2819                         if (ret < 0)
2820                                 ret = nr_pinned;
2821                         else
2822                                 ret += nr_pinned;
2823                 }
2824         }
2825
2826         return ret;
2827 }
2828
2829 /**
2830  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2831  * @start:      starting user address
2832  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2833  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2834  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2835  *              Should be at least nr_pages long.
2836  *
2837  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2838  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2839  * calling get_user_pages().
2840  *
2841  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2842  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2843  * -errno.
2844  */
2845 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2846                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2847 {
2848         /*
2849          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2850          * never directly by the caller, so enforce that:
2851          */
2852         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2853                 return -EINVAL;
2854
2855         /*
2856          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2857          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2858          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2859          * request.
2860          */
2861         gup_flags |= FOLL_GET;
2862         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2863 }
2864 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2865
2866 /**
2867  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2868  *
2869  * @start:      starting user address
2870  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2871  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2872  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2873  *              Should be at least nr_pages long.
2874  *
2875  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2876  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2877  * the arguments here are identical.
2878  *
2879  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2880  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2881  *
2882  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2883  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2884  */
2885 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2886                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2887 {
2888         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2889         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2890                 return -EINVAL;
2891
2892         gup_flags |= FOLL_PIN;
2893         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2894 }
2895 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2896
2897 /**
2898  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2899  *
2900  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
2901  *              NULL if faults are not to be recorded.
2902  * @mm:         mm_struct of target mm
2903  * @start:      starting user address
2904  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2905  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2906  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2907  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2908  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2909  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2910  *              Or NULL if the caller does not require them.
2911  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2912  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2913  *              utilised. Lock must initially be held.
2914  *
2915  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2916  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2917  * the arguments here are identical.
2918  *
2919  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2920  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2921  *
2922  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2923  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2924  */
2925 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2926                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2927                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2928                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2929 {
2930         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2931         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2932                 return -EINVAL;
2933
2934         gup_flags |= FOLL_PIN;
2935         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
2936                                        pages, vmas, locked);
2937 }
2938 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2939
2940 /**
2941  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2942  *
2943  * @start:      starting user address
2944  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2945  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2946  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2947  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2948  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2949  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2950  *              Or NULL if the caller does not require them.
2951  *
2952  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2953  * FOLL_PIN is set.
2954  *
2955  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2956  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2957  *
2958  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2959  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2960  */
2961 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2962                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2963                     struct vm_area_struct **vmas)
2964 {
2965         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2966         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2967                 return -EINVAL;
2968
2969         gup_flags |= FOLL_PIN;
2970         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2971                                      pages, vmas, gup_flags);
2972 }
2973 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);