iov_iter: Introduce fault_in_iov_iter_writeable
[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 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.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 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
49 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
50 {
51 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
52         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
53                 return;
54 #endif
55
56         /*
57          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
58          * ref needs a put_page().
59          */
60         if (refs > 1)
61                 page_ref_sub(page, refs - 1);
62         put_page(page);
63 }
64
65 /*
66  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct page *head = compound_head(page);
72
73         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
74                 return NULL;
75         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
76                 return NULL;
77
78         /*
79          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
80          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
81          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
82          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
83          * we were given anymore.
84          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
85          * belong together.
86          */
87         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
88                 put_page_refs(head, refs);
89                 return NULL;
90         }
91
92         return head;
93 }
94
95 /**
96  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
97  * flags-dependent amount.
98  *
99  * Even though the name includes "compound_head", this function is still
100  * appropriate for callers that have a non-compound @page to get.
101  *
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the page's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on compound pages that are > two pages long: page's refcount will
116  *    be incremented by @refs, and page[2].hpage_pinned_refcount will be
117  *    incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  *    FOLL_PIN on normal pages, or compound pages that are two pages long:
120  *    page's refcount will be incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
121  *
122  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
123  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
124  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
125  * is also emitted.
126  */
127 struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
128                                     int refs, unsigned int flags)
129 {
130         if (flags & FOLL_GET)
131                 return try_get_compound_head(page, refs);
132         else if (flags & FOLL_PIN) {
133                 /*
134                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
135                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
136                  * path.
137                  */
138                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
139                              !is_pinnable_page(page)))
140                         return NULL;
141
142                 /*
143                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
144                  * point, the result won't be stable.
145                  */
146                 page = try_get_compound_head(page, refs);
147                 if (!page)
148                         return NULL;
149
150                 /*
151                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
152                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
153                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
154                  *
155                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
156                  * field at least once, so that the page really is pinned.
157                  * That's why the refcount from the earlier
158                  * try_get_compound_head() is left intact.
159                  */
160                 if (hpage_pincount_available(page))
161                         hpage_pincount_add(page, refs);
162                 else
163                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
164
165                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
166                                     refs);
167
168                 return page;
169         }
170
171         WARN_ON_ONCE(1);
172         return NULL;
173 }
174
175 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
176 {
177         if (flags & FOLL_PIN) {
178                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
179                                     refs);
180
181                 if (hpage_pincount_available(page))
182                         hpage_pincount_sub(page, refs);
183                 else
184                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
185         }
186
187         put_page_refs(page, refs);
188 }
189
190 /**
191  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
192  *
193  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
194  *
195  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
196  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
197  *
198  * @page:    pointer to page to be grabbed
199  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
200  *
201  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
202  * time. Cases: please see the try_grab_compound_head() documentation, with
203  * "refs=1".
204  *
205  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
206  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
207  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
208  */
209 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
210 {
211         if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
212                 return true;
213
214         return try_grab_compound_head(page, 1, flags);
215 }
216
217 /**
218  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
219  * @page:            pointer to page to be released
220  *
221  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
222  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
223  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
224  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
225  */
226 void unpin_user_page(struct page *page)
227 {
228         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
229 }
230 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
231
232 static inline void compound_range_next(unsigned long i, unsigned long npages,
233                                        struct page **list, struct page **head,
234                                        unsigned int *ntails)
235 {
236         struct page *next, *page;
237         unsigned int nr = 1;
238
239         if (i >= npages)
240                 return;
241
242         next = *list + i;
243         page = compound_head(next);
244         if (PageCompound(page) && compound_order(page) >= 1)
245                 nr = min_t(unsigned int,
246                            page + compound_nr(page) - next, npages - i);
247
248         *head = page;
249         *ntails = nr;
250 }
251
252 #define for_each_compound_range(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
253         for (__i = 0, \
254              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
255              __i < __npages; __i += __ntails, \
256              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
257
258 static inline void compound_next(unsigned long i, unsigned long npages,
259                                  struct page **list, struct page **head,
260                                  unsigned int *ntails)
261 {
262         struct page *page;
263         unsigned int nr;
264
265         if (i >= npages)
266                 return;
267
268         page = compound_head(list[i]);
269         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
270                 if (compound_head(list[nr]) != page)
271                         break;
272         }
273
274         *head = page;
275         *ntails = nr - i;
276 }
277
278 #define for_each_compound_head(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
279         for (__i = 0, \
280              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
281              __i < __npages; __i += __ntails, \
282              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
283
284 /**
285  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
286  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
287  * @npages: number of pages in the @pages array.
288  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
289  *
290  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
291  * variants called on that page.
292  *
293  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
294  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
295  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
296  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
297  *
298  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
299  *
300  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
301  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
302  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
303  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
304  *
305  */
306 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
307                                  bool make_dirty)
308 {
309         unsigned long index;
310         struct page *head;
311         unsigned int ntails;
312
313         if (!make_dirty) {
314                 unpin_user_pages(pages, npages);
315                 return;
316         }
317
318         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails) {
319                 /*
320                  * Checking PageDirty at this point may race with
321                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
322                  * cases:
323                  *
324                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
325                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
326                  * because clear_page_dirty_for_io() called
327                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
328                  * However, now the page is going to get written back,
329                  * which meets the original intention of setting it
330                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
331                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
332                  * back.
333                  *
334                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
335                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
336                  * written back, so it gets written back again in the
337                  * next writeback cycle. This is harmless.
338                  */
339                 if (!PageDirty(head))
340                         set_page_dirty_lock(head);
341                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
342         }
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
345
346 /**
347  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
348  * gup-pinned page range
349  *
350  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
351  * @npages: number of consecutive pages to release.
352  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
353  *
354  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
355  * pin_user_pages() variants called on that page.
356  *
357  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
358  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
359  * page range was previously listed as clean.
360  *
361  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
362  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
363  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
364  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
365  *
366  */
367 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
368                                       bool make_dirty)
369 {
370         unsigned long index;
371         struct page *head;
372         unsigned int ntails;
373
374         for_each_compound_range(index, &page, npages, head, ntails) {
375                 if (make_dirty && !PageDirty(head))
376                         set_page_dirty_lock(head);
377                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
378         }
379 }
380 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
381
382 /**
383  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
384  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
385  * @npages: number of pages in the @pages array.
386  *
387  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
388  *
389  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
390  */
391 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
392 {
393         unsigned long index;
394         struct page *head;
395         unsigned int ntails;
396
397         /*
398          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
399          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
400          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
401          */
402         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
403                 return;
404
405         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails)
406                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
407 }
408 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
409
410 /*
411  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
412  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
413  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
414  */
415 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
416 {
417         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
418                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
419 }
420
421 #ifdef CONFIG_MMU
422 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
423                 unsigned int flags)
424 {
425         /*
426          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
427          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
428          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
429          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
430          * But we can only make this optimization where a hole would surely
431          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
432          */
433         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
434                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
435                 return ERR_PTR(-EFAULT);
436         return NULL;
437 }
438
439 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
440                 pte_t *pte, unsigned int flags)
441 {
442         /* No page to get reference */
443         if (flags & FOLL_GET)
444                 return -EFAULT;
445
446         if (flags & FOLL_TOUCH) {
447                 pte_t entry = *pte;
448
449                 if (flags & FOLL_WRITE)
450                         entry = pte_mkdirty(entry);
451                 entry = pte_mkyoung(entry);
452
453                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
454                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
455                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
456                 }
457         }
458
459         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
460         return -EEXIST;
461 }
462
463 /*
464  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
465  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
466  */
467 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
468 {
469         return pte_write(pte) ||
470                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
471 }
472
473 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
474                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
475                 struct dev_pagemap **pgmap)
476 {
477         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
478         struct page *page;
479         spinlock_t *ptl;
480         pte_t *ptep, pte;
481         int ret;
482
483         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
484         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
485                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
486                 return ERR_PTR(-EINVAL);
487 retry:
488         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
489                 return no_page_table(vma, flags);
490
491         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
492         pte = *ptep;
493         if (!pte_present(pte)) {
494                 swp_entry_t entry;
495                 /*
496                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
497                  * even while it is being migrated, so for that case we
498                  * need migration_entry_wait().
499                  */
500                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
501                         goto no_page;
502                 if (pte_none(pte))
503                         goto no_page;
504                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
505                 if (!is_migration_entry(entry))
506                         goto no_page;
507                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
508                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
509                 goto retry;
510         }
511         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
512                 goto no_page;
513         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
514                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
515                 return NULL;
516         }
517
518         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
519         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
520                 /*
521                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
522                  * case since they are only valid while holding the pgmap
523                  * reference.
524                  */
525                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
526                 if (*pgmap)
527                         page = pte_page(pte);
528                 else
529                         goto no_page;
530         } else if (unlikely(!page)) {
531                 if (flags & FOLL_DUMP) {
532                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
533                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
534                         goto out;
535                 }
536
537                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
538                         page = pte_page(pte);
539                 } else {
540                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
541                         page = ERR_PTR(ret);
542                         goto out;
543                 }
544         }
545
546         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
547         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
548                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
549                 goto out;
550         }
551         /*
552          * We need to make the page accessible if and only if we are going
553          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
554          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
555          */
556         if (flags & FOLL_PIN) {
557                 ret = arch_make_page_accessible(page);
558                 if (ret) {
559                         unpin_user_page(page);
560                         page = ERR_PTR(ret);
561                         goto out;
562                 }
563         }
564         if (flags & FOLL_TOUCH) {
565                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
566                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
567                         set_page_dirty(page);
568                 /*
569                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
570                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
571                  * mark_page_accessed().
572                  */
573                 mark_page_accessed(page);
574         }
575         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
576                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
577                 if (PageTransCompound(page))
578                         goto out;
579
580                 /*
581                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
582                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
583                  * which might bounce very badly if there is contention.
584                  *
585                  * If the page is already locked, we don't need to
586                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
587                  * when it attempts to reclaim the page.
588                  */
589                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
590                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
591                         /*
592                          * Because we lock page here, and migration is
593                          * blocked by the pte's page reference, and we
594                          * know the page is still mapped, we don't even
595                          * need to check for file-cache page truncation.
596                          */
597                         mlock_vma_page(page);
598                         unlock_page(page);
599                 }
600         }
601 out:
602         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
603         return page;
604 no_page:
605         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
606         if (!pte_none(pte))
607                 return NULL;
608         return no_page_table(vma, flags);
609 }
610
611 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
612                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
613                                     unsigned int flags,
614                                     struct follow_page_context *ctx)
615 {
616         pmd_t *pmd, pmdval;
617         spinlock_t *ptl;
618         struct page *page;
619         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
620
621         pmd = pmd_offset(pudp, address);
622         /*
623          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
624          * on the stack so that it will stop changing under the code.
625          */
626         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
627         if (pmd_none(pmdval))
628                 return no_page_table(vma, flags);
629         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
630                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
631                 if (page)
632                         return page;
633                 return no_page_table(vma, flags);
634         }
635         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
636                 page = follow_huge_pd(vma, address,
637                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
638                                       PMD_SHIFT);
639                 if (page)
640                         return page;
641                 return no_page_table(vma, flags);
642         }
643 retry:
644         if (!pmd_present(pmdval)) {
645                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
646                         return no_page_table(vma, flags);
647                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
648                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
649                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
650                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
651                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
652                 /*
653                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
654                  * mmap_lock is held in read mode
655                  */
656                 if (pmd_none(pmdval))
657                         return no_page_table(vma, flags);
658                 goto retry;
659         }
660         if (pmd_devmap(pmdval)) {
661                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
662                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
663                 spin_unlock(ptl);
664                 if (page)
665                         return page;
666         }
667         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
668                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
669
670         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
671                 return no_page_table(vma, flags);
672
673 retry_locked:
674         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
675         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
676                 spin_unlock(ptl);
677                 return no_page_table(vma, flags);
678         }
679         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
680                 spin_unlock(ptl);
681                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
682                         return no_page_table(vma, flags);
683                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
684                 goto retry_locked;
685         }
686         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
687                 spin_unlock(ptl);
688                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
689         }
690         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
691                 int ret;
692                 page = pmd_page(*pmd);
693                 if (is_huge_zero_page(page)) {
694                         spin_unlock(ptl);
695                         ret = 0;
696                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
697                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
698                                 ret = -EBUSY;
699                 } else {
700                         spin_unlock(ptl);
701                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
702                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
703                 }
704
705                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
706                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
707         }
708         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
709         spin_unlock(ptl);
710         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
711         return page;
712 }
713
714 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
715                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
716                                     unsigned int flags,
717                                     struct follow_page_context *ctx)
718 {
719         pud_t *pud;
720         spinlock_t *ptl;
721         struct page *page;
722         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
723
724         pud = pud_offset(p4dp, address);
725         if (pud_none(*pud))
726                 return no_page_table(vma, flags);
727         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
728                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
729                 if (page)
730                         return page;
731                 return no_page_table(vma, flags);
732         }
733         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
734                 page = follow_huge_pd(vma, address,
735                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
736                                       PUD_SHIFT);
737                 if (page)
738                         return page;
739                 return no_page_table(vma, flags);
740         }
741         if (pud_devmap(*pud)) {
742                 ptl = pud_lock(mm, pud);
743                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
744                 spin_unlock(ptl);
745                 if (page)
746                         return page;
747         }
748         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
749                 return no_page_table(vma, flags);
750
751         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
752 }
753
754 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
755                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
756                                     unsigned int flags,
757                                     struct follow_page_context *ctx)
758 {
759         p4d_t *p4d;
760         struct page *page;
761
762         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
763         if (p4d_none(*p4d))
764                 return no_page_table(vma, flags);
765         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
766         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
767                 return no_page_table(vma, flags);
768
769         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
770                 page = follow_huge_pd(vma, address,
771                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
772                                       P4D_SHIFT);
773                 if (page)
774                         return page;
775                 return no_page_table(vma, flags);
776         }
777         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
778 }
779
780 /**
781  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
782  * @vma: vm_area_struct mapping @address
783  * @address: virtual address to look up
784  * @flags: flags modifying lookup behaviour
785  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
786  *       pointer to output page_mask
787  *
788  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
789  *
790  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
791  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
792  *
793  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
794  *
795  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
796  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
797  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
798  */
799 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
800                               unsigned long address, unsigned int flags,
801                               struct follow_page_context *ctx)
802 {
803         pgd_t *pgd;
804         struct page *page;
805         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
806
807         ctx->page_mask = 0;
808
809         /* make this handle hugepd */
810         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
811         if (!IS_ERR(page)) {
812                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
813                 return page;
814         }
815
816         pgd = pgd_offset(mm, address);
817
818         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
819                 return no_page_table(vma, flags);
820
821         if (pgd_huge(*pgd)) {
822                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
823                 if (page)
824                         return page;
825                 return no_page_table(vma, flags);
826         }
827         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
828                 page = follow_huge_pd(vma, address,
829                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
830                                       PGDIR_SHIFT);
831                 if (page)
832                         return page;
833                 return no_page_table(vma, flags);
834         }
835
836         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
837 }
838
839 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
840                          unsigned int foll_flags)
841 {
842         struct follow_page_context ctx = { NULL };
843         struct page *page;
844
845         if (vma_is_secretmem(vma))
846                 return NULL;
847
848         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
849         if (ctx.pgmap)
850                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
851         return page;
852 }
853
854 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
855                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
856                 struct page **page)
857 {
858         pgd_t *pgd;
859         p4d_t *p4d;
860         pud_t *pud;
861         pmd_t *pmd;
862         pte_t *pte;
863         int ret = -EFAULT;
864
865         /* user gate pages are read-only */
866         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
867                 return -EFAULT;
868         if (address > TASK_SIZE)
869                 pgd = pgd_offset_k(address);
870         else
871                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
872         if (pgd_none(*pgd))
873                 return -EFAULT;
874         p4d = p4d_offset(pgd, address);
875         if (p4d_none(*p4d))
876                 return -EFAULT;
877         pud = pud_offset(p4d, address);
878         if (pud_none(*pud))
879                 return -EFAULT;
880         pmd = pmd_offset(pud, address);
881         if (!pmd_present(*pmd))
882                 return -EFAULT;
883         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
884         pte = pte_offset_map(pmd, address);
885         if (pte_none(*pte))
886                 goto unmap;
887         *vma = get_gate_vma(mm);
888         if (!page)
889                 goto out;
890         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
891         if (!*page) {
892                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
893                         goto unmap;
894                 *page = pte_page(*pte);
895         }
896         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
897                 ret = -ENOMEM;
898                 goto unmap;
899         }
900 out:
901         ret = 0;
902 unmap:
903         pte_unmap(pte);
904         return ret;
905 }
906
907 /*
908  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
909  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
910  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
911  */
912 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
913                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
914 {
915         unsigned int fault_flags = 0;
916         vm_fault_t ret;
917
918         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
919         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
920                 return -ENOENT;
921         if (*flags & FOLL_WRITE)
922                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
923         if (*flags & FOLL_REMOTE)
924                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
925         if (locked)
926                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
927         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
928                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
929         if (*flags & FOLL_TRIED) {
930                 /*
931                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
932                  * can co-exist
933                  */
934                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
935         }
936
937         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
938         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
939                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
940
941                 if (err)
942                         return err;
943                 BUG();
944         }
945
946         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
947                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
948                         *locked = 0;
949                 return -EBUSY;
950         }
951
952         /*
953          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
954          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
955          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
956          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
957          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
958          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
959          * reCOWed by userspace write).
960          */
961         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
962                 *flags |= FOLL_COW;
963         return 0;
964 }
965
966 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
967 {
968         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
969         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
970         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
971
972         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
973                 return -EFAULT;
974
975         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
976                 return -EFAULT;
977
978         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
979                 return -EOPNOTSUPP;
980
981         if (vma_is_secretmem(vma))
982                 return -EFAULT;
983
984         if (write) {
985                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
986                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
987                                 return -EFAULT;
988                         /*
989                          * We used to let the write,force case do COW in a
990                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
991                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
992                          * executable, without corrupting the file (yet only
993                          * when that file had been opened for writing!).
994                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
995                          * just reject it.
996                          */
997                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
998                                 return -EFAULT;
999                 }
1000         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1001                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1002                         return -EFAULT;
1003                 /*
1004                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1005                  * have VM_MAYREAD set?
1006                  */
1007                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1008                         return -EFAULT;
1009         }
1010         /*
1011          * gups are always data accesses, not instruction
1012          * fetches, so execute=false here
1013          */
1014         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1015                 return -EFAULT;
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 /**
1020  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1021  * @mm:         mm_struct of target mm
1022  * @start:      starting user address
1023  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1024  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1025  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1026  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1027  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1028  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1029  *              Or NULL if the caller does not require them.
1030  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1031  *
1032  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1033  * number requested), or an error. Details about the return value:
1034  *
1035  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1036  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1037  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1038  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1039  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1040  *
1041  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1042  *
1043  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1044  *
1045  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1046  *
1047  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1048  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1049  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1050  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1051  *
1052  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1053  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1054  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1055  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1056  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1057  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1058  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1059  * locks can't be held over the syscall boundary.
1060  *
1061  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1062  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1063  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1064  * before put_page is called.
1065  *
1066  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1067  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1068  * have FOLL_NOWAIT.
1069  *
1070  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1071  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1072  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1073  * reading or writing and will not be released.
1074  *
1075  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1076  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1077  * you need some special @gup_flags.
1078  */
1079 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1080                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1081                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1082                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1083 {
1084         long ret = 0, i = 0;
1085         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1086         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1087
1088         if (!nr_pages)
1089                 return 0;
1090
1091         start = untagged_addr(start);
1092
1093         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1094
1095         /*
1096          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1097          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1098          * using the address space
1099          */
1100         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1101                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1102
1103         do {
1104                 struct page *page;
1105                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1106                 unsigned int page_increm;
1107
1108                 /* first iteration or cross vma bound */
1109                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1110                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1111                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1112                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1113                                                 gup_flags, &vma,
1114                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1115                                 if (ret)
1116                                         goto out;
1117                                 ctx.page_mask = 0;
1118                                 goto next_page;
1119                         }
1120
1121                         if (!vma) {
1122                                 ret = -EFAULT;
1123                                 goto out;
1124                         }
1125                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1126                         if (ret)
1127                                 goto out;
1128
1129                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1130                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1131                                                 &start, &nr_pages, i,
1132                                                 gup_flags, locked);
1133                                 if (locked && *locked == 0) {
1134                                         /*
1135                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1136                                          * and we've lost mmap_lock.
1137                                          * We must stop here.
1138                                          */
1139                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1140                                         goto out;
1141                                 }
1142                                 continue;
1143                         }
1144                 }
1145 retry:
1146                 /*
1147                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1148                  * potentially allocating memory.
1149                  */
1150                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1151                         ret = -EINTR;
1152                         goto out;
1153                 }
1154                 cond_resched();
1155
1156                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1157                 if (!page) {
1158                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1159                         switch (ret) {
1160                         case 0:
1161                                 goto retry;
1162                         case -EBUSY:
1163                                 ret = 0;
1164                                 fallthrough;
1165                         case -EFAULT:
1166                         case -ENOMEM:
1167                         case -EHWPOISON:
1168                                 goto out;
1169                         case -ENOENT:
1170                                 goto next_page;
1171                         }
1172                         BUG();
1173                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1174                         /*
1175                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1176                          * struct page.
1177                          */
1178                         goto next_page;
1179                 } else if (IS_ERR(page)) {
1180                         ret = PTR_ERR(page);
1181                         goto out;
1182                 }
1183                 if (pages) {
1184                         pages[i] = page;
1185                         flush_anon_page(vma, page, start);
1186                         flush_dcache_page(page);
1187                         ctx.page_mask = 0;
1188                 }
1189 next_page:
1190                 if (vmas) {
1191                         vmas[i] = vma;
1192                         ctx.page_mask = 0;
1193                 }
1194                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1195                 if (page_increm > nr_pages)
1196                         page_increm = nr_pages;
1197                 i += page_increm;
1198                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1199                 nr_pages -= page_increm;
1200         } while (nr_pages);
1201 out:
1202         if (ctx.pgmap)
1203                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1204         return i ? i : ret;
1205 }
1206
1207 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1208                               unsigned int fault_flags)
1209 {
1210         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1211         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1212         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1213
1214         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1215                 return false;
1216
1217         /*
1218          * The architecture might have a hardware protection
1219          * mechanism other than read/write that can deny access.
1220          *
1221          * gup always represents data access, not instruction
1222          * fetches, so execute=false here:
1223          */
1224         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1225                 return false;
1226
1227         return true;
1228 }
1229
1230 /**
1231  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1232  * @mm:         mm_struct of target mm
1233  * @address:    user address
1234  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1235  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1236  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1237  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1238  *
1239  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1240  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1241  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1242  * trying again.
1243  *
1244  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1245  *
1246  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1247  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1248  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1249  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1250  *
1251  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1252  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1253  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1254  * succeed.
1255  *
1256  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1257  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1258  */
1259 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1260                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1261                      bool *unlocked)
1262 {
1263         struct vm_area_struct *vma;
1264         vm_fault_t ret;
1265
1266         address = untagged_addr(address);
1267
1268         if (unlocked)
1269                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1270
1271 retry:
1272         vma = find_extend_vma(mm, address);
1273         if (!vma || address < vma->vm_start)
1274                 return -EFAULT;
1275
1276         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1277                 return -EFAULT;
1278
1279         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1280             fatal_signal_pending(current))
1281                 return -EINTR;
1282
1283         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1284         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1285                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1286
1287                 if (err)
1288                         return err;
1289                 BUG();
1290         }
1291
1292         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1293                 mmap_read_lock(mm);
1294                 *unlocked = true;
1295                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1296                 goto retry;
1297         }
1298
1299         return 0;
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1302
1303 /*
1304  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1305  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1306  */
1307 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1308                                                 unsigned long start,
1309                                                 unsigned long nr_pages,
1310                                                 struct page **pages,
1311                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1312                                                 int *locked,
1313                                                 unsigned int flags)
1314 {
1315         long ret, pages_done;
1316         bool lock_dropped;
1317
1318         if (locked) {
1319                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1320                 BUG_ON(vmas);
1321                 /* check caller initialized locked */
1322                 BUG_ON(*locked != 1);
1323         }
1324
1325         if (flags & FOLL_PIN)
1326                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1327
1328         /*
1329          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1330          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1331          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1332          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1333          *
1334          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1335          * that here, as any failures will be obvious enough.
1336          */
1337         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1338                 flags |= FOLL_GET;
1339
1340         pages_done = 0;
1341         lock_dropped = false;
1342         for (;;) {
1343                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1344                                        vmas, locked);
1345                 if (!locked)
1346                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1347                         return ret;
1348
1349                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1350                 if (!*locked) {
1351                         BUG_ON(ret < 0);
1352                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1353                 }
1354
1355                 if (ret > 0) {
1356                         nr_pages -= ret;
1357                         pages_done += ret;
1358                         if (!nr_pages)
1359                                 break;
1360                 }
1361                 if (*locked) {
1362                         /*
1363                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1364                          * FOLL_NOWAIT.
1365                          */
1366                         if (!pages_done)
1367                                 pages_done = ret;
1368                         break;
1369                 }
1370                 /*
1371                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1372                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1373                  */
1374                 if (likely(pages))
1375                         pages += ret;
1376                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1377                 lock_dropped = true;
1378
1379 retry:
1380                 /*
1381                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1382                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1383                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1384                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1385                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1386                  */
1387
1388                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1389                         if (!pages_done)
1390                                 pages_done = -EINTR;
1391                         break;
1392                 }
1393
1394                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1395                 if (ret) {
1396                         BUG_ON(ret > 0);
1397                         if (!pages_done)
1398                                 pages_done = ret;
1399                         break;
1400                 }
1401
1402                 *locked = 1;
1403                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1404                                        pages, NULL, locked);
1405                 if (!*locked) {
1406                         /* Continue to retry until we succeeded */
1407                         BUG_ON(ret != 0);
1408                         goto retry;
1409                 }
1410                 if (ret != 1) {
1411                         BUG_ON(ret > 1);
1412                         if (!pages_done)
1413                                 pages_done = ret;
1414                         break;
1415                 }
1416                 nr_pages--;
1417                 pages_done++;
1418                 if (!nr_pages)
1419                         break;
1420                 if (likely(pages))
1421                         pages++;
1422                 start += PAGE_SIZE;
1423         }
1424         if (lock_dropped && *locked) {
1425                 /*
1426                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1427                  * and so the critical section protected by it was lost.
1428                  */
1429                 mmap_read_unlock(mm);
1430                 *locked = 0;
1431         }
1432         return pages_done;
1433 }
1434
1435 /**
1436  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1437  * @vma:   target vma
1438  * @start: start address
1439  * @end:   end address
1440  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1441  *
1442  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1443  *
1444  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1445  * code on error.
1446  *
1447  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1448  *
1449  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1450  * be unperturbed.
1451  *
1452  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1453  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1454  */
1455 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1456                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1457 {
1458         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1459         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1460         int gup_flags;
1461
1462         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1463         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1464         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1465         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1466         mmap_assert_locked(mm);
1467
1468         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1469         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1470                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1471         /*
1472          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1473          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1474          * and we would not want to dirty them for nothing.
1475          */
1476         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1477                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1478
1479         /*
1480          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1481          * other than PROT_NONE.
1482          */
1483         if (vma_is_accessible(vma))
1484                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1485
1486         /*
1487          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1488          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1489          */
1490         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1491                                 NULL, NULL, locked);
1492 }
1493
1494 /*
1495  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1496  *                            given VMA range readable/writable
1497  *
1498  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1499  *
1500  * @vma: target vma
1501  * @start: start address
1502  * @end: end address
1503  * @write: whether to prefault readable or writable
1504  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1505  *
1506  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1507  * code on error (see __get_user_pages()).
1508  *
1509  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1510  * covered by the VMA.
1511  *
1512  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1513  *
1514  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1515  * it's released, *@locked will be set to 0.
1516  */
1517 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1518                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1519 {
1520         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1521         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1522         int gup_flags;
1523
1524         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1525         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1526         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1527         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1528         mmap_assert_locked(mm);
1529
1530         /*
1531          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1532          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1533          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1534          *             in the page table.
1535          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1536          *                a poisoned page.
1537          * FOLL_POPULATE: Always populate memory with VM_LOCKONFAULT.
1538          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1539          */
1540         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK | FOLL_HWPOISON;
1541         if (write)
1542                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1543
1544         /*
1545          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1546          * problems or incompatible mappings.
1547          */
1548         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1549                 return -EINVAL;
1550
1551         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1552                                 NULL, NULL, locked);
1553 }
1554
1555 /*
1556  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1557  *
1558  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1559  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1560  * mmap_lock must not be held.
1561  */
1562 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1563 {
1564         struct mm_struct *mm = current->mm;
1565         unsigned long end, nstart, nend;
1566         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1567         int locked = 0;
1568         long ret = 0;
1569
1570         end = start + len;
1571
1572         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1573                 /*
1574                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1575                  * Find first corresponding VMA.
1576                  */
1577                 if (!locked) {
1578                         locked = 1;
1579                         mmap_read_lock(mm);
1580                         vma = find_vma(mm, nstart);
1581                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1582                         vma = vma->vm_next;
1583                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1584                         break;
1585                 /*
1586                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1587                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1588                  */
1589                 nend = min(end, vma->vm_end);
1590                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1591                         continue;
1592                 if (nstart < vma->vm_start)
1593                         nstart = vma->vm_start;
1594                 /*
1595                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1596                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1597                  * if the vma was already munlocked.
1598                  */
1599                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1600                 if (ret < 0) {
1601                         if (ignore_errors) {
1602                                 ret = 0;
1603                                 continue;       /* continue at next VMA */
1604                         }
1605                         break;
1606                 }
1607                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1608                 ret = 0;
1609         }
1610         if (locked)
1611                 mmap_read_unlock(mm);
1612         return ret;     /* 0 or negative error code */
1613 }
1614 #else /* CONFIG_MMU */
1615 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1616                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1617                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1618                 unsigned int foll_flags)
1619 {
1620         struct vm_area_struct *vma;
1621         unsigned long vm_flags;
1622         long i;
1623
1624         /* calculate required read or write permissions.
1625          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1626          */
1627         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1628                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1629         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1630                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1631
1632         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1633                 vma = find_vma(mm, start);
1634                 if (!vma)
1635                         goto finish_or_fault;
1636
1637                 /* protect what we can, including chardevs */
1638                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1639                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1640                         goto finish_or_fault;
1641
1642                 if (pages) {
1643                         pages[i] = virt_to_page(start);
1644                         if (pages[i])
1645                                 get_page(pages[i]);
1646                 }
1647                 if (vmas)
1648                         vmas[i] = vma;
1649                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1650         }
1651
1652         return i;
1653
1654 finish_or_fault:
1655         return i ? : -EFAULT;
1656 }
1657 #endif /* !CONFIG_MMU */
1658
1659 /**
1660  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1661  * @uaddr: start of address range
1662  * @size: size of address range
1663  *
1664  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1665  * copy_from_user()).
1666  */
1667 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1668 {
1669         char __user *start = uaddr, *end;
1670
1671         if (unlikely(size == 0))
1672                 return 0;
1673         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1674                 if (unlikely(__put_user(0, uaddr) != 0))
1675                         return size;
1676                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1677         }
1678         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1679         if (unlikely(end < start))
1680                 end = NULL;
1681         while (uaddr != end) {
1682                 if (unlikely(__put_user(0, uaddr) != 0))
1683                         goto out;
1684                 uaddr += PAGE_SIZE;
1685         }
1686
1687 out:
1688         if (size > uaddr - start)
1689                 return size - (uaddr - start);
1690         return 0;
1691 }
1692 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1693
1694 /*
1695  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1696  * @uaddr: start of address range
1697  * @size: length of address range
1698  *
1699  * Faults in an address range using get_user_pages, i.e., without triggering
1700  * hardware page faults.  This is primarily useful when we already know that
1701  * some or all of the pages in the address range aren't in memory.
1702  *
1703  * Other than fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1704  *
1705  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1706  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1707  * time.
1708  *
1709  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1710  * copy_from_user().
1711  */
1712 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1713 {
1714         unsigned long start = (unsigned long)untagged_addr(uaddr);
1715         unsigned long end, nstart, nend;
1716         struct mm_struct *mm = current->mm;
1717         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1718         int locked = 0;
1719
1720         nstart = start & PAGE_MASK;
1721         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1722         if (end < nstart)
1723                 end = 0;
1724         for (; nstart != end; nstart = nend) {
1725                 unsigned long nr_pages;
1726                 long ret;
1727
1728                 if (!locked) {
1729                         locked = 1;
1730                         mmap_read_lock(mm);
1731                         vma = find_vma(mm, nstart);
1732                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1733                         vma = vma->vm_next;
1734                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1735                         break;
1736                 nend = end ? min(end, vma->vm_end) : vma->vm_end;
1737                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1738                         continue;
1739                 if (nstart < vma->vm_start)
1740                         nstart = vma->vm_start;
1741                 nr_pages = (nend - nstart) / PAGE_SIZE;
1742                 ret = __get_user_pages_locked(mm, nstart, nr_pages,
1743                                               NULL, NULL, &locked,
1744                                               FOLL_TOUCH | FOLL_WRITE);
1745                 if (ret <= 0)
1746                         break;
1747                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1748         }
1749         if (locked)
1750                 mmap_read_unlock(mm);
1751         if (nstart == end)
1752                 return 0;
1753         return size - min_t(size_t, nstart - start, size);
1754 }
1755 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1756
1757 /**
1758  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1759  * @uaddr: start of user address range
1760  * @size: size of user address range
1761  *
1762  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1763  * copy_from_user()).
1764  */
1765 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1766 {
1767         const char __user *start = uaddr, *end;
1768         volatile char c;
1769
1770         if (unlikely(size == 0))
1771                 return 0;
1772         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1773                 if (unlikely(__get_user(c, uaddr) != 0))
1774                         return size;
1775                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1776         }
1777         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1778         if (unlikely(end < start))
1779                 end = NULL;
1780         while (uaddr != end) {
1781                 if (unlikely(__get_user(c, uaddr) != 0))
1782                         goto out;
1783                 uaddr += PAGE_SIZE;
1784         }
1785
1786 out:
1787         (void)c;
1788         if (size > uaddr - start)
1789                 return size - (uaddr - start);
1790         return 0;
1791 }
1792 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1793
1794 /**
1795  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1796  * @addr: user address
1797  *
1798  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1799  * to be freed afterwards by put_page().
1800  *
1801  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1802  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1803  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1804  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1805  *
1806  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1807  */
1808 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1809 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1810 {
1811         struct mm_struct *mm = current->mm;
1812         struct page *page;
1813         int locked = 1;
1814         int ret;
1815
1816         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1817                 return NULL;
1818         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1819                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1820         if (locked)
1821                 mmap_read_unlock(mm);
1822         return (ret == 1) ? page : NULL;
1823 }
1824 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1825
1826 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1827 /*
1828  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1829  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1830  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1831  * Return negative error if migration fails.
1832  */
1833 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1834                                             struct page **pages,
1835                                             unsigned int gup_flags)
1836 {
1837         unsigned long i;
1838         unsigned long isolation_error_count = 0;
1839         bool drain_allow = true;
1840         LIST_HEAD(movable_page_list);
1841         long ret = 0;
1842         struct page *prev_head = NULL;
1843         struct page *head;
1844         struct migration_target_control mtc = {
1845                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1846                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1847         };
1848
1849         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1850                 head = compound_head(pages[i]);
1851                 if (head == prev_head)
1852                         continue;
1853                 prev_head = head;
1854                 /*
1855                  * If we get a movable page, since we are going to be pinning
1856                  * these entries, try to move them out if possible.
1857                  */
1858                 if (!is_pinnable_page(head)) {
1859                         if (PageHuge(head)) {
1860                                 if (!isolate_huge_page(head, &movable_page_list))
1861                                         isolation_error_count++;
1862                         } else {
1863                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1864                                         lru_add_drain_all();
1865                                         drain_allow = false;
1866                                 }
1867
1868                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1869                                         isolation_error_count++;
1870                                         continue;
1871                                 }
1872                                 list_add_tail(&head->lru, &movable_page_list);
1873                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1874                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1875                                                     page_is_file_lru(head),
1876                                                     thp_nr_pages(head));
1877                         }
1878                 }
1879         }
1880
1881         /*
1882          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1883          * in the correct zone.
1884          */
1885         if (list_empty(&movable_page_list) && !isolation_error_count)
1886                 return nr_pages;
1887
1888         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1889                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1890         } else {
1891                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1892                         put_page(pages[i]);
1893         }
1894         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1895                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1896                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1897                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1898                 if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1899                         putback_movable_pages(&movable_page_list);
1900         }
1901
1902         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1903 }
1904 #else
1905 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1906                                             struct page **pages,
1907                                             unsigned int gup_flags)
1908 {
1909         return nr_pages;
1910 }
1911 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1912
1913 /*
1914  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1915  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1916  */
1917 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1918                                   unsigned long start,
1919                                   unsigned long nr_pages,
1920                                   struct page **pages,
1921                                   struct vm_area_struct **vmas,
1922                                   unsigned int gup_flags)
1923 {
1924         unsigned int flags;
1925         long rc;
1926
1927         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1928                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1929                                                NULL, gup_flags);
1930         flags = memalloc_pin_save();
1931         do {
1932                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1933                                              NULL, gup_flags);
1934                 if (rc <= 0)
1935                         break;
1936                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1937         } while (!rc);
1938         memalloc_pin_restore(flags);
1939
1940         return rc;
1941 }
1942
1943 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1944 {
1945         /*
1946          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1947          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1948          */
1949         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1950                 return false;
1951         /*
1952          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1953          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1954          * FOLL_PIN.
1955          */
1956         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1957                 return false;
1958
1959         return true;
1960 }
1961
1962 #ifdef CONFIG_MMU
1963 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1964                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1965                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1966                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1967 {
1968         /*
1969          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1970          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1971          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1972          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1973          * allow what we can.
1974          */
1975         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1976                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1977                         return -EINVAL;
1978                 /*
1979                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1980                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1981                  */
1982                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1983                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1984                                              FOLL_REMOTE);
1985         }
1986
1987         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1988                                        locked,
1989                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1990 }
1991
1992 /**
1993  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1994  * @mm:         mm_struct of target mm
1995  * @start:      starting user address
1996  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1997  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1998  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1999  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2000  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2001  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2002  *              Or NULL if the caller does not require them.
2003  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2004  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2005  *              utilised. Lock must initially be held.
2006  *
2007  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2008  * number requested), or an error. Details about the return value:
2009  *
2010  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2011  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2012  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2013  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2014  *
2015  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2016  *
2017  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2018  *
2019  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2020  *
2021  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2022  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2023  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2024  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2025  *
2026  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2027  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2028  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2029  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2030  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2031  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2032  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2033  * locks can't be held over the syscall boundary.
2034  *
2035  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2036  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2037  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2038  *
2039  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2040  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2041  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2042  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2043  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2044  *
2045  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2046  *
2047  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2048  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2049  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2050  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2051  */
2052 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2053                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2054                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2055                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2056 {
2057         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2058                 return -EINVAL;
2059
2060         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2061                                        pages, vmas, locked);
2062 }
2063 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2064
2065 #else /* CONFIG_MMU */
2066 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2067                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2068                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2069                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2070 {
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2075                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2076                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2077                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2078 {
2079         return 0;
2080 }
2081 #endif /* !CONFIG_MMU */
2082
2083 /**
2084  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2085  * @start:      starting user address
2086  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2087  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2088  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2089  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2090  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2091  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2092  *              Or NULL if the caller does not require them.
2093  *
2094  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2095  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2096  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2097  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2098  */
2099 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2100                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2101                 struct vm_area_struct **vmas)
2102 {
2103         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2104                 return -EINVAL;
2105
2106         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2107                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2108 }
2109 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2110
2111 /**
2112  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
2113  *
2114  * @start:      starting user address
2115  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2116  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2117  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2118  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2119  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2120  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2121  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2122  *              utilised. Lock must initially be held.
2123  *
2124  * It is suitable to replace the form:
2125  *
2126  *      mmap_read_lock(mm);
2127  *      do_something()
2128  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2129  *      mmap_read_unlock(mm);
2130  *
2131  *  to:
2132  *
2133  *      int locked = 1;
2134  *      mmap_read_lock(mm);
2135  *      do_something()
2136  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
2137  *      if (locked)
2138  *          mmap_read_unlock(mm);
2139  *
2140  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2141  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2142  * get_user_pages_unlocked().
2143  *
2144  */
2145 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2146                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2147                            int *locked)
2148 {
2149         /*
2150          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2151          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2152          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2153          * disallow this option for now.
2154          */
2155         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2156                 return -EINVAL;
2157         /*
2158          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2159          * never directly by the caller, so enforce that:
2160          */
2161         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2162                 return -EINVAL;
2163
2164         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2165                                        pages, NULL, locked,
2166                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2167 }
2168 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2169
2170 /*
2171  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2172  *
2173  *      mmap_read_lock(mm);
2174  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2175  *      mmap_read_unlock(mm);
2176  *
2177  *  with:
2178  *
2179  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2180  *
2181  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2182  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2183  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2184  */
2185 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2186                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2187 {
2188         struct mm_struct *mm = current->mm;
2189         int locked = 1;
2190         long ret;
2191
2192         /*
2193          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2194          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2195          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2196          * disallow this option for now.
2197          */
2198         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2199                 return -EINVAL;
2200
2201         mmap_read_lock(mm);
2202         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2203                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2204         if (locked)
2205                 mmap_read_unlock(mm);
2206         return ret;
2207 }
2208 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2209
2210 /*
2211  * Fast GUP
2212  *
2213  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2214  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2215  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2216  * block any THP splits.
2217  *
2218  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2219  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2220  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2221  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2222  *
2223  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2224  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2225  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2226  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2227  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2228  *
2229  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2230  * are currently made:
2231  *
2232  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2233  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2234  *
2235  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2236  *
2237  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2238  *
2239  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2240  *
2241  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2242  */
2243 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2244
2245 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2246                                             unsigned int flags,
2247                                             struct page **pages)
2248 {
2249         while ((*nr) - nr_start) {
2250                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2251
2252                 ClearPageReferenced(page);
2253                 if (flags & FOLL_PIN)
2254                         unpin_user_page(page);
2255                 else
2256                         put_page(page);
2257         }
2258 }
2259
2260 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2261 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2262                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2263 {
2264         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2265         int nr_start = *nr, ret = 0;
2266         pte_t *ptep, *ptem;
2267
2268         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2269         do {
2270                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2271                 struct page *head, *page;
2272
2273                 /*
2274                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2275                  * path using the pte_protnone check.
2276                  */
2277                 if (pte_protnone(pte))
2278                         goto pte_unmap;
2279
2280                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2281                         goto pte_unmap;
2282
2283                 if (pte_devmap(pte)) {
2284                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2285                                 goto pte_unmap;
2286
2287                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2288                         if (unlikely(!pgmap)) {
2289                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2290                                 goto pte_unmap;
2291                         }
2292                 } else if (pte_special(pte))
2293                         goto pte_unmap;
2294
2295                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2296                 page = pte_page(pte);
2297
2298                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2299                 if (!head)
2300                         goto pte_unmap;
2301
2302                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2303                         put_compound_head(head, 1, flags);
2304                         goto pte_unmap;
2305                 }
2306
2307                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2308                         put_compound_head(head, 1, flags);
2309                         goto pte_unmap;
2310                 }
2311
2312                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2313
2314                 /*
2315                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2316                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2317                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2318                  * details.
2319                  */
2320                 if (flags & FOLL_PIN) {
2321                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2322                         if (ret) {
2323                                 unpin_user_page(page);
2324                                 goto pte_unmap;
2325                         }
2326                 }
2327                 SetPageReferenced(page);
2328                 pages[*nr] = page;
2329                 (*nr)++;
2330
2331         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2332
2333         ret = 1;
2334
2335 pte_unmap:
2336         if (pgmap)
2337                 put_dev_pagemap(pgmap);
2338         pte_unmap(ptem);
2339         return ret;
2340 }
2341 #else
2342
2343 /*
2344  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2345  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2346  * to be special.
2347  *
2348  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2349  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2350  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2351  */
2352 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2353                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2354 {
2355         return 0;
2356 }
2357 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2358
2359 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2360 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2361                              unsigned long end, unsigned int flags,
2362                              struct page **pages, int *nr)
2363 {
2364         int nr_start = *nr;
2365         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2366         int ret = 1;
2367
2368         do {
2369                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2370
2371                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2372                 if (unlikely(!pgmap)) {
2373                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2374                         ret = 0;
2375                         break;
2376                 }
2377                 SetPageReferenced(page);
2378                 pages[*nr] = page;
2379                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2380                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2381                         ret = 0;
2382                         break;
2383                 }
2384                 (*nr)++;
2385                 pfn++;
2386         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2387
2388         put_dev_pagemap(pgmap);
2389         return ret;
2390 }
2391
2392 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2393                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2394                                  struct page **pages, int *nr)
2395 {
2396         unsigned long fault_pfn;
2397         int nr_start = *nr;
2398
2399         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2400         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2401                 return 0;
2402
2403         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2404                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2405                 return 0;
2406         }
2407         return 1;
2408 }
2409
2410 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2411                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2412                                  struct page **pages, int *nr)
2413 {
2414         unsigned long fault_pfn;
2415         int nr_start = *nr;
2416
2417         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2418         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2419                 return 0;
2420
2421         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2422                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2423                 return 0;
2424         }
2425         return 1;
2426 }
2427 #else
2428 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2429                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2430                                  struct page **pages, int *nr)
2431 {
2432         BUILD_BUG();
2433         return 0;
2434 }
2435
2436 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2437                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2438                                  struct page **pages, int *nr)
2439 {
2440         BUILD_BUG();
2441         return 0;
2442 }
2443 #endif
2444
2445 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2446                            unsigned long end, struct page **pages)
2447 {
2448         int nr;
2449
2450         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2451                 pages[nr++] = page++;
2452
2453         return nr;
2454 }
2455
2456 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2457 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2458                                       unsigned long sz)
2459 {
2460         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2461         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2462 }
2463
2464 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2465                        unsigned long end, unsigned int flags,
2466                        struct page **pages, int *nr)
2467 {
2468         unsigned long pte_end;
2469         struct page *head, *page;
2470         pte_t pte;
2471         int refs;
2472
2473         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2474         if (pte_end < end)
2475                 end = pte_end;
2476
2477         pte = huge_ptep_get(ptep);
2478
2479         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2480                 return 0;
2481
2482         /* hugepages are never "special" */
2483         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2484
2485         head = pte_page(pte);
2486         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2487         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2488
2489         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2490         if (!head)
2491                 return 0;
2492
2493         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2494                 put_compound_head(head, refs, flags);
2495                 return 0;
2496         }
2497
2498         *nr += refs;
2499         SetPageReferenced(head);
2500         return 1;
2501 }
2502
2503 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2504                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2505                 struct page **pages, int *nr)
2506 {
2507         pte_t *ptep;
2508         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2509         unsigned long next;
2510
2511         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2512         do {
2513                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2514                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2515                         return 0;
2516         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2517
2518         return 1;
2519 }
2520 #else
2521 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2522                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2523                 struct page **pages, int *nr)
2524 {
2525         return 0;
2526 }
2527 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2528
2529 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2530                         unsigned long end, unsigned int flags,
2531                         struct page **pages, int *nr)
2532 {
2533         struct page *head, *page;
2534         int refs;
2535
2536         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2537                 return 0;
2538
2539         if (pmd_devmap(orig)) {
2540                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2541                         return 0;
2542                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2543                                              pages, nr);
2544         }
2545
2546         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2547         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2548
2549         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2550         if (!head)
2551                 return 0;
2552
2553         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2554                 put_compound_head(head, refs, flags);
2555                 return 0;
2556         }
2557
2558         *nr += refs;
2559         SetPageReferenced(head);
2560         return 1;
2561 }
2562
2563 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2564                         unsigned long end, unsigned int flags,
2565                         struct page **pages, int *nr)
2566 {
2567         struct page *head, *page;
2568         int refs;
2569
2570         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2571                 return 0;
2572
2573         if (pud_devmap(orig)) {
2574                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2575                         return 0;
2576                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2577                                              pages, nr);
2578         }
2579
2580         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2581         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2582
2583         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2584         if (!head)
2585                 return 0;
2586
2587         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2588                 put_compound_head(head, refs, flags);
2589                 return 0;
2590         }
2591
2592         *nr += refs;
2593         SetPageReferenced(head);
2594         return 1;
2595 }
2596
2597 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2598                         unsigned long end, unsigned int flags,
2599                         struct page **pages, int *nr)
2600 {
2601         int refs;
2602         struct page *head, *page;
2603
2604         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2605                 return 0;
2606
2607         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2608
2609         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2610         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2611
2612         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2613         if (!head)
2614                 return 0;
2615
2616         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2617                 put_compound_head(head, refs, flags);
2618                 return 0;
2619         }
2620
2621         *nr += refs;
2622         SetPageReferenced(head);
2623         return 1;
2624 }
2625
2626 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2627                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2628 {
2629         unsigned long next;
2630         pmd_t *pmdp;
2631
2632         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2633         do {
2634                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2635
2636                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2637                 if (!pmd_present(pmd))
2638                         return 0;
2639
2640                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2641                              pmd_devmap(pmd))) {
2642                         /*
2643                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2644                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2645                          * can be serialised against THP migration.
2646                          */
2647                         if (pmd_protnone(pmd))
2648                                 return 0;
2649
2650                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2651                                 pages, nr))
2652                                 return 0;
2653
2654                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2655                         /*
2656                          * architecture have different format for hugetlbfs
2657                          * pmd format and THP pmd format
2658                          */
2659                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2660                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2661                                 return 0;
2662                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2663                         return 0;
2664         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2665
2666         return 1;
2667 }
2668
2669 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2670                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2671 {
2672         unsigned long next;
2673         pud_t *pudp;
2674
2675         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2676         do {
2677                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2678
2679                 next = pud_addr_end(addr, end);
2680                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2681                         return 0;
2682                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2683                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2684                                           pages, nr))
2685                                 return 0;
2686                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2687                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2688                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2689                                 return 0;
2690                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2691                         return 0;
2692         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2693
2694         return 1;
2695 }
2696
2697 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2698                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2699 {
2700         unsigned long next;
2701         p4d_t *p4dp;
2702
2703         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2704         do {
2705                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2706
2707                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2708                 if (p4d_none(p4d))
2709                         return 0;
2710                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2711                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2712                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2713                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2714                                 return 0;
2715                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2716                         return 0;
2717         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2718
2719         return 1;
2720 }
2721
2722 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2723                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2724 {
2725         unsigned long next;
2726         pgd_t *pgdp;
2727
2728         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2729         do {
2730                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2731
2732                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2733                 if (pgd_none(pgd))
2734                         return;
2735                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2736                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2737                                           pages, nr))
2738                                 return;
2739                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2740                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2741                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2742                                 return;
2743                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2744                         return;
2745         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2746 }
2747 #else
2748 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2749                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2750 {
2751 }
2752 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2753
2754 #ifndef gup_fast_permitted
2755 /*
2756  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2757  * we need to fall back to the slow version:
2758  */
2759 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2760 {
2761         return true;
2762 }
2763 #endif
2764
2765 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2766                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2767 {
2768         int ret;
2769
2770         /*
2771          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2772          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2773          */
2774         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2775                 mmap_read_lock(current->mm);
2776                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2777                                             start, nr_pages,
2778                                             pages, NULL, gup_flags);
2779                 mmap_read_unlock(current->mm);
2780         } else {
2781                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2782                                               pages, gup_flags);
2783         }
2784
2785         return ret;
2786 }
2787
2788 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2789                                             unsigned long end,
2790                                             unsigned int gup_flags,
2791                                             struct page **pages)
2792 {
2793         unsigned long flags;
2794         int nr_pinned = 0;
2795         unsigned seq;
2796
2797         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2798             !gup_fast_permitted(start, end))
2799                 return 0;
2800
2801         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2802                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2803                 if (seq & 1)
2804                         return 0;
2805         }
2806
2807         /*
2808          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2809          * general purpose use of this routine.
2810          *
2811          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2812          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2813          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2814          *
2815          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2816          * that come from THPs splitting.
2817          */
2818         local_irq_save(flags);
2819         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2820         local_irq_restore(flags);
2821
2822         /*
2823          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2824          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2825          */
2826         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2827                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2828                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2829                         return 0;
2830                 }
2831         }
2832         return nr_pinned;
2833 }
2834
2835 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2836                                         unsigned long nr_pages,
2837                                         unsigned int gup_flags,
2838                                         struct page **pages)
2839 {
2840         unsigned long len, end;
2841         unsigned long nr_pinned;
2842         int ret;
2843
2844         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2845                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2846                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2847                 return -EINVAL;
2848
2849         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2850                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2851
2852         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2853                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2854
2855         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2856         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2857         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2858                 return 0;
2859         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2860                 return -EFAULT;
2861
2862         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2863         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2864                 return nr_pinned;
2865
2866         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2867         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2868         pages += nr_pinned;
2869         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2870                                       pages);
2871         if (ret < 0) {
2872                 /*
2873                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2874                  * returning -errno is not an option
2875                  */
2876                 if (nr_pinned)
2877                         return nr_pinned;
2878                 return ret;
2879         }
2880         return ret + nr_pinned;
2881 }
2882
2883 /**
2884  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2885  * @start:      starting user address
2886  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2887  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2888  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2889  *              Should be at least nr_pages long.
2890  *
2891  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2892  * the regular GUP.
2893  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2894  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2895  *
2896  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2897  * pages pinned.
2898  *
2899  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2900  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2901  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2902  */
2903 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2904                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2905 {
2906         int nr_pinned;
2907         /*
2908          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2909          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2910          *
2911          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2912          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2913          */
2914         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2915
2916         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2917                                                  pages);
2918
2919         /*
2920          * As specified in the API description above, this routine is not
2921          * allowed to return negative values. However, the common core
2922          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2923          * Therefore, correct for that here:
2924          */
2925         if (nr_pinned < 0)
2926                 nr_pinned = 0;
2927
2928         return nr_pinned;
2929 }
2930 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2931
2932 /**
2933  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2934  * @start:      starting user address
2935  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2936  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2937  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2938  *              Should be at least nr_pages long.
2939  *
2940  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2941  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2942  * calling get_user_pages().
2943  *
2944  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2945  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2946  * -errno.
2947  */
2948 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2949                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2950 {
2951         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2952                 return -EINVAL;
2953
2954         /*
2955          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2956          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2957          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2958          * request.
2959          */
2960         gup_flags |= FOLL_GET;
2961         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2962 }
2963 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2964
2965 /**
2966  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2967  *
2968  * @start:      starting user address
2969  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2970  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2971  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2972  *              Should be at least nr_pages long.
2973  *
2974  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2975  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2976  * the arguments here are identical.
2977  *
2978  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2979  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2980  */
2981 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2982                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2983 {
2984         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2985         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2986                 return -EINVAL;
2987
2988         gup_flags |= FOLL_PIN;
2989         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2990 }
2991 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2992
2993 /*
2994  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2995  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2996  *
2997  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2998  */
2999 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3000                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3001 {
3002         int nr_pinned;
3003
3004         /*
3005          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3006          * rules require returning 0, rather than -errno:
3007          */
3008         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3009                 return 0;
3010         /*
3011          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3012          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3013          */
3014         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3015         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3016                                                  pages);
3017         /*
3018          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3019          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3020          * correct for that here:
3021          */
3022         if (nr_pinned < 0)
3023                 nr_pinned = 0;
3024
3025         return nr_pinned;
3026 }
3027 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3028
3029 /**
3030  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3031  *
3032  * @mm:         mm_struct of target mm
3033  * @start:      starting user address
3034  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3035  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3036  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3037  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3038  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3039  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3040  *              Or NULL if the caller does not require them.
3041  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3042  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3043  *              utilised. Lock must initially be held.
3044  *
3045  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3046  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3047  * the arguments here are identical.
3048  *
3049  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3050  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3051  */
3052 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3053                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3054                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3055                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3056 {
3057         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3058         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3059                 return -EINVAL;
3060
3061         gup_flags |= FOLL_PIN;
3062         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3063                                        pages, vmas, locked);
3064 }
3065 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3066
3067 /**
3068  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3069  *
3070  * @start:      starting user address
3071  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3072  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3073  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3074  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3075  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3076  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3077  *              Or NULL if the caller does not require them.
3078  *
3079  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3080  * FOLL_PIN is set.
3081  *
3082  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3083  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3084  */
3085 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3086                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3087                     struct vm_area_struct **vmas)
3088 {
3089         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3090         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3091                 return -EINVAL;
3092
3093         gup_flags |= FOLL_PIN;
3094         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3095                                      pages, vmas, gup_flags);
3096 }
3097 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3098
3099 /*
3100  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3101  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3102  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3103  */
3104 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3105                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3106 {
3107         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3108         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3109                 return -EINVAL;
3110
3111         gup_flags |= FOLL_PIN;
3112         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3113 }
3114 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
3115
3116 /*
3117  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
3118  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
3119  * FOLL_GET.
3120  */
3121 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3122                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3123                            int *locked)
3124 {
3125         /*
3126          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
3127          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
3128          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
3129          * disallow this option for now.
3130          */
3131         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
3132                 return -EINVAL;
3133
3134         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3135         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3136                 return -EINVAL;
3137
3138         gup_flags |= FOLL_PIN;
3139         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3140                                        pages, NULL, locked,
3141                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3142 }
3143 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);