ARM: tegra: Pass multiple versions in opp-supported-hw property
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /*
48  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
49  * or NULL if that failed.
50  */
51 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
52 {
53         struct page *head = compound_head(page);
54
55         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
56                 return NULL;
57         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
58                 return NULL;
59         return head;
60 }
61
62 /*
63  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
64  * flags-dependent amount.
65  *
66  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
67  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
68  *
69  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
70  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
71  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
72  *
73  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
74  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
75  *
76  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
77  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
78  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
79  * is also emitted.
80  */
81 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
82                                                           int refs,
83                                                           unsigned int flags)
84 {
85         if (flags & FOLL_GET)
86                 return try_get_compound_head(page, refs);
87         else if (flags & FOLL_PIN) {
88                 int orig_refs = refs;
89
90                 /*
91                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
92                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
93                  */
94                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
95                                 is_migrate_cma_page(page))
96                         return NULL;
97
98                 /*
99                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
100                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
101                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
102                  *
103                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
104                  * field at least once, so that the page really is pinned.
105                  */
106                 if (!hpage_pincount_available(page))
107                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
108
109                 page = try_get_compound_head(page, refs);
110                 if (!page)
111                         return NULL;
112
113                 if (hpage_pincount_available(page))
114                         hpage_pincount_add(page, refs);
115
116                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
117                                     orig_refs);
118
119                 return page;
120         }
121
122         WARN_ON_ONCE(1);
123         return NULL;
124 }
125
126 /**
127  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
128  *
129  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
130  *
131  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
132  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
133  *
134  * @page:    pointer to page to be grabbed
135  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
136  *
137  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
138  * time. Cases:
139  *
140  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
141  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
142  *
143  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
144  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
145  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
146  */
147 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
148 {
149         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
150
151         if (flags & FOLL_GET)
152                 return try_get_page(page);
153         else if (flags & FOLL_PIN) {
154                 int refs = 1;
155
156                 page = compound_head(page);
157
158                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
159                         return false;
160
161                 if (hpage_pincount_available(page))
162                         hpage_pincount_add(page, 1);
163                 else
164                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
165
166                 /*
167                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
168                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
169                  * *also* increment the normal page refcount field at least
170                  * once, so that the page really is pinned.
171                  */
172                 page_ref_add(page, refs);
173
174                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
175         }
176
177         return true;
178 }
179
180 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
181 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
182 {
183         int count, refs = 1;
184
185         if (!page_is_devmap_managed(page))
186                 return false;
187
188         if (hpage_pincount_available(page))
189                 hpage_pincount_sub(page, 1);
190         else
191                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
192
193         count = page_ref_sub_return(page, refs);
194
195         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
196         /*
197          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
198          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
199          * stable because nobody holds a reference on the page.
200          */
201         if (count == 1)
202                 free_devmap_managed_page(page);
203         else if (!count)
204                 __put_page(page);
205
206         return true;
207 }
208 #else
209 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
210 {
211         return false;
212 }
213 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
214
215 /**
216  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
217  * @page:            pointer to page to be released
218  *
219  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
220  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
221  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
222  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
223  */
224 void unpin_user_page(struct page *page)
225 {
226         int refs = 1;
227
228         page = compound_head(page);
229
230         /*
231          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
232          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
233          * page is free and we need to inform the device driver through
234          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
235          */
236         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
237                 return;
238
239         if (hpage_pincount_available(page))
240                 hpage_pincount_sub(page, 1);
241         else
242                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
243
244         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
245                 __put_page(page);
246
247         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
248 }
249 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
250
251 /**
252  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
253  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
254  * @npages: number of pages in the @pages array.
255  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
256  *
257  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
258  * variants called on that page.
259  *
260  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
261  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
262  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
263  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
264  *
265  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
266  *
267  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
268  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
269  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
270  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
271  *
272  */
273 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
274                                  bool make_dirty)
275 {
276         unsigned long index;
277
278         /*
279          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
280          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
281          * single operation to the head page should suffice.
282          */
283
284         if (!make_dirty) {
285                 unpin_user_pages(pages, npages);
286                 return;
287         }
288
289         for (index = 0; index < npages; index++) {
290                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
291                 /*
292                  * Checking PageDirty at this point may race with
293                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
294                  * cases:
295                  *
296                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
297                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
298                  * because clear_page_dirty_for_io() called
299                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
300                  * However, now the page is going to get written back,
301                  * which meets the original intention of setting it
302                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
303                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
304                  * back.
305                  *
306                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
307                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
308                  * written back, so it gets written back again in the
309                  * next writeback cycle. This is harmless.
310                  */
311                 if (!PageDirty(page))
312                         set_page_dirty_lock(page);
313                 unpin_user_page(page);
314         }
315 }
316 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
317
318 /**
319  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
320  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
321  * @npages: number of pages in the @pages array.
322  *
323  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
324  *
325  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
326  */
327 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
328 {
329         unsigned long index;
330
331         /*
332          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
333          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
334          * single operation to the head page should suffice.
335          */
336         for (index = 0; index < npages; index++)
337                 unpin_user_page(pages[index]);
338 }
339 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
340
341 #ifdef CONFIG_MMU
342 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
343                 unsigned int flags)
344 {
345         /*
346          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
347          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
348          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
349          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
350          * But we can only make this optimization where a hole would surely
351          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
352          */
353         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
354                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
355                 return ERR_PTR(-EFAULT);
356         return NULL;
357 }
358
359 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
360                 pte_t *pte, unsigned int flags)
361 {
362         /* No page to get reference */
363         if (flags & FOLL_GET)
364                 return -EFAULT;
365
366         if (flags & FOLL_TOUCH) {
367                 pte_t entry = *pte;
368
369                 if (flags & FOLL_WRITE)
370                         entry = pte_mkdirty(entry);
371                 entry = pte_mkyoung(entry);
372
373                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
374                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
375                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
376                 }
377         }
378
379         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
380         return -EEXIST;
381 }
382
383 /*
384  * FOLL_FORCE or a forced COW break can write even to unwritable pte's,
385  * but only after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
386  */
387 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
388 {
389         return pte_write(pte) || ((flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
390 }
391
392 /*
393  * A (separate) COW fault might break the page the other way and
394  * get_user_pages() would return the page from what is now the wrong
395  * VM. So we need to force a COW break at GUP time even for reads.
396  */
397 static inline bool should_force_cow_break(struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags)
398 {
399         return is_cow_mapping(vma->vm_flags) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
400 }
401
402 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
403                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
404                 struct dev_pagemap **pgmap)
405 {
406         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
407         struct page *page;
408         spinlock_t *ptl;
409         pte_t *ptep, pte;
410         int ret;
411
412         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
413         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
414                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
415                 return ERR_PTR(-EINVAL);
416 retry:
417         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
418                 return no_page_table(vma, flags);
419
420         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
421         pte = *ptep;
422         if (!pte_present(pte)) {
423                 swp_entry_t entry;
424                 /*
425                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
426                  * even while it is being migrated, so for that case we
427                  * need migration_entry_wait().
428                  */
429                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
430                         goto no_page;
431                 if (pte_none(pte))
432                         goto no_page;
433                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
434                 if (!is_migration_entry(entry))
435                         goto no_page;
436                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
437                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
438                 goto retry;
439         }
440         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
441                 goto no_page;
442         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
443                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
444                 return NULL;
445         }
446
447         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
448         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
449                 /*
450                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
451                  * case since they are only valid while holding the pgmap
452                  * reference.
453                  */
454                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
455                 if (*pgmap)
456                         page = pte_page(pte);
457                 else
458                         goto no_page;
459         } else if (unlikely(!page)) {
460                 if (flags & FOLL_DUMP) {
461                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
462                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
463                         goto out;
464                 }
465
466                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
467                         page = pte_page(pte);
468                 } else {
469                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
470                         page = ERR_PTR(ret);
471                         goto out;
472                 }
473         }
474
475         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
476                 get_page(page);
477                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
478                 lock_page(page);
479                 ret = split_huge_page(page);
480                 unlock_page(page);
481                 put_page(page);
482                 if (ret)
483                         return ERR_PTR(ret);
484                 goto retry;
485         }
486
487         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
488         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
489                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
490                 goto out;
491         }
492         /*
493          * We need to make the page accessible if and only if we are going
494          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
495          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
496          */
497         if (flags & FOLL_PIN) {
498                 ret = arch_make_page_accessible(page);
499                 if (ret) {
500                         unpin_user_page(page);
501                         page = ERR_PTR(ret);
502                         goto out;
503                 }
504         }
505         if (flags & FOLL_TOUCH) {
506                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
507                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
508                         set_page_dirty(page);
509                 /*
510                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
511                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
512                  * mark_page_accessed().
513                  */
514                 mark_page_accessed(page);
515         }
516         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
517                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
518                 if (PageTransCompound(page))
519                         goto out;
520
521                 /*
522                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
523                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
524                  * which might bounce very badly if there is contention.
525                  *
526                  * If the page is already locked, we don't need to
527                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
528                  * when it attempts to reclaim the page.
529                  */
530                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
531                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
532                         /*
533                          * Because we lock page here, and migration is
534                          * blocked by the pte's page reference, and we
535                          * know the page is still mapped, we don't even
536                          * need to check for file-cache page truncation.
537                          */
538                         mlock_vma_page(page);
539                         unlock_page(page);
540                 }
541         }
542 out:
543         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
544         return page;
545 no_page:
546         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
547         if (!pte_none(pte))
548                 return NULL;
549         return no_page_table(vma, flags);
550 }
551
552 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
553                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
554                                     unsigned int flags,
555                                     struct follow_page_context *ctx)
556 {
557         pmd_t *pmd, pmdval;
558         spinlock_t *ptl;
559         struct page *page;
560         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
561
562         pmd = pmd_offset(pudp, address);
563         /*
564          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
565          * on the stack so that it will stop changing under the code.
566          */
567         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
568         if (pmd_none(pmdval))
569                 return no_page_table(vma, flags);
570         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
571                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
572                 if (page)
573                         return page;
574                 return no_page_table(vma, flags);
575         }
576         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
577                 page = follow_huge_pd(vma, address,
578                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
579                                       PMD_SHIFT);
580                 if (page)
581                         return page;
582                 return no_page_table(vma, flags);
583         }
584 retry:
585         if (!pmd_present(pmdval)) {
586                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
587                         return no_page_table(vma, flags);
588                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
589                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
590                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
591                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
592                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
593                 /*
594                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
595                  * mmap_lock is held in read mode
596                  */
597                 if (pmd_none(pmdval))
598                         return no_page_table(vma, flags);
599                 goto retry;
600         }
601         if (pmd_devmap(pmdval)) {
602                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
603                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
604                 spin_unlock(ptl);
605                 if (page)
606                         return page;
607         }
608         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
609                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
610
611         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
612                 return no_page_table(vma, flags);
613
614 retry_locked:
615         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
616         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
617                 spin_unlock(ptl);
618                 return no_page_table(vma, flags);
619         }
620         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
621                 spin_unlock(ptl);
622                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
623                         return no_page_table(vma, flags);
624                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
625                 goto retry_locked;
626         }
627         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
628                 spin_unlock(ptl);
629                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
630         }
631         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
632                 int ret;
633                 page = pmd_page(*pmd);
634                 if (is_huge_zero_page(page)) {
635                         spin_unlock(ptl);
636                         ret = 0;
637                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
638                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
639                                 ret = -EBUSY;
640                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
641                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
642                                 spin_unlock(ptl);
643                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
644                         }
645                         spin_unlock(ptl);
646                         lock_page(page);
647                         ret = split_huge_page(page);
648                         unlock_page(page);
649                         put_page(page);
650                         if (pmd_none(*pmd))
651                                 return no_page_table(vma, flags);
652                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
653                         spin_unlock(ptl);
654                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
655                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
656                 }
657
658                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
659                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
660         }
661         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
662         spin_unlock(ptl);
663         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
664         return page;
665 }
666
667 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
668                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
669                                     unsigned int flags,
670                                     struct follow_page_context *ctx)
671 {
672         pud_t *pud;
673         spinlock_t *ptl;
674         struct page *page;
675         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
676
677         pud = pud_offset(p4dp, address);
678         if (pud_none(*pud))
679                 return no_page_table(vma, flags);
680         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
681                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
682                 if (page)
683                         return page;
684                 return no_page_table(vma, flags);
685         }
686         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
687                 page = follow_huge_pd(vma, address,
688                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
689                                       PUD_SHIFT);
690                 if (page)
691                         return page;
692                 return no_page_table(vma, flags);
693         }
694         if (pud_devmap(*pud)) {
695                 ptl = pud_lock(mm, pud);
696                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
697                 spin_unlock(ptl);
698                 if (page)
699                         return page;
700         }
701         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
702                 return no_page_table(vma, flags);
703
704         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
705 }
706
707 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
708                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
709                                     unsigned int flags,
710                                     struct follow_page_context *ctx)
711 {
712         p4d_t *p4d;
713         struct page *page;
714
715         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
716         if (p4d_none(*p4d))
717                 return no_page_table(vma, flags);
718         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
719         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
720                 return no_page_table(vma, flags);
721
722         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
723                 page = follow_huge_pd(vma, address,
724                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
725                                       P4D_SHIFT);
726                 if (page)
727                         return page;
728                 return no_page_table(vma, flags);
729         }
730         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
731 }
732
733 /**
734  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
735  * @vma: vm_area_struct mapping @address
736  * @address: virtual address to look up
737  * @flags: flags modifying lookup behaviour
738  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
739  *       pointer to output page_mask
740  *
741  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
742  *
743  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
744  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
745  *
746  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
747  *
748  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
749  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
750  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
751  */
752 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
753                               unsigned long address, unsigned int flags,
754                               struct follow_page_context *ctx)
755 {
756         pgd_t *pgd;
757         struct page *page;
758         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
759
760         ctx->page_mask = 0;
761
762         /* make this handle hugepd */
763         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
764         if (!IS_ERR(page)) {
765                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
766                 return page;
767         }
768
769         pgd = pgd_offset(mm, address);
770
771         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
772                 return no_page_table(vma, flags);
773
774         if (pgd_huge(*pgd)) {
775                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
776                 if (page)
777                         return page;
778                 return no_page_table(vma, flags);
779         }
780         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
781                 page = follow_huge_pd(vma, address,
782                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
783                                       PGDIR_SHIFT);
784                 if (page)
785                         return page;
786                 return no_page_table(vma, flags);
787         }
788
789         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
790 }
791
792 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
793                          unsigned int foll_flags)
794 {
795         struct follow_page_context ctx = { NULL };
796         struct page *page;
797
798         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
799         if (ctx.pgmap)
800                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
801         return page;
802 }
803
804 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
805                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
806                 struct page **page)
807 {
808         pgd_t *pgd;
809         p4d_t *p4d;
810         pud_t *pud;
811         pmd_t *pmd;
812         pte_t *pte;
813         int ret = -EFAULT;
814
815         /* user gate pages are read-only */
816         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
817                 return -EFAULT;
818         if (address > TASK_SIZE)
819                 pgd = pgd_offset_k(address);
820         else
821                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
822         if (pgd_none(*pgd))
823                 return -EFAULT;
824         p4d = p4d_offset(pgd, address);
825         if (p4d_none(*p4d))
826                 return -EFAULT;
827         pud = pud_offset(p4d, address);
828         if (pud_none(*pud))
829                 return -EFAULT;
830         pmd = pmd_offset(pud, address);
831         if (!pmd_present(*pmd))
832                 return -EFAULT;
833         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
834         pte = pte_offset_map(pmd, address);
835         if (pte_none(*pte))
836                 goto unmap;
837         *vma = get_gate_vma(mm);
838         if (!page)
839                 goto out;
840         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
841         if (!*page) {
842                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
843                         goto unmap;
844                 *page = pte_page(*pte);
845         }
846         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
847                 ret = -ENOMEM;
848                 goto unmap;
849         }
850 out:
851         ret = 0;
852 unmap:
853         pte_unmap(pte);
854         return ret;
855 }
856
857 /*
858  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
859  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
860  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
861  */
862 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
863                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
864 {
865         unsigned int fault_flags = 0;
866         vm_fault_t ret;
867
868         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
869         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
870                 return -ENOENT;
871         if (*flags & FOLL_WRITE)
872                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
873         if (*flags & FOLL_REMOTE)
874                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
875         if (locked)
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
877         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
878                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
879         if (*flags & FOLL_TRIED) {
880                 /*
881                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
882                  * can co-exist
883                  */
884                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
885         }
886
887         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
888         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
889                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
890
891                 if (err)
892                         return err;
893                 BUG();
894         }
895
896         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
897                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
898                         *locked = 0;
899                 return -EBUSY;
900         }
901
902         /*
903          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
904          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
905          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
906          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
907          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
908          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
909          * reCOWed by userspace write).
910          */
911         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
912                 *flags |= FOLL_COW;
913         return 0;
914 }
915
916 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
917 {
918         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
919         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
920         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
921
922         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
923                 return -EFAULT;
924
925         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
926                 return -EFAULT;
927
928         if (write) {
929                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
930                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
931                                 return -EFAULT;
932                         /*
933                          * We used to let the write,force case do COW in a
934                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
935                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
936                          * executable, without corrupting the file (yet only
937                          * when that file had been opened for writing!).
938                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
939                          * just reject it.
940                          */
941                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
942                                 return -EFAULT;
943                 }
944         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
945                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
946                         return -EFAULT;
947                 /*
948                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
949                  * have VM_MAYREAD set?
950                  */
951                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
952                         return -EFAULT;
953         }
954         /*
955          * gups are always data accesses, not instruction
956          * fetches, so execute=false here
957          */
958         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
959                 return -EFAULT;
960         return 0;
961 }
962
963 /**
964  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
965  * @mm:         mm_struct of target mm
966  * @start:      starting user address
967  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
968  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
969  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
970  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
971  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
972  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
973  *              Or NULL if the caller does not require them.
974  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
975  *
976  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
977  * number requested), or an error. Details about the return value:
978  *
979  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
980  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
981  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
982  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
983  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
984  *
985  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
986  *
987  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
988  *
989  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
990  *
991  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
992  * each struct page that each user address corresponds to at a given
993  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
994  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
995  *
996  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
997  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
998  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
999  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1000  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1001  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1002  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1003  * locks can't be held over the syscall boundary.
1004  *
1005  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1006  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1007  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1008  * before put_page is called.
1009  *
1010  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1011  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1012  * have FOLL_NOWAIT.
1013  *
1014  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1015  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1016  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1017  * reading or writing and will not be released.
1018  *
1019  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1020  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1021  * you need some special @gup_flags.
1022  */
1023 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1024                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1025                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1026                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1027 {
1028         long ret = 0, i = 0;
1029         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1030         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1031
1032         if (!nr_pages)
1033                 return 0;
1034
1035         start = untagged_addr(start);
1036
1037         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1038
1039         /*
1040          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1041          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1042          * using the address space
1043          */
1044         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1045                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1046
1047         do {
1048                 struct page *page;
1049                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1050                 unsigned int page_increm;
1051
1052                 /* first iteration or cross vma bound */
1053                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1054                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1055                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1056                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1057                                                 gup_flags, &vma,
1058                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1059                                 if (ret)
1060                                         goto out;
1061                                 ctx.page_mask = 0;
1062                                 goto next_page;
1063                         }
1064
1065                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1066                                 ret = -EFAULT;
1067                                 goto out;
1068                         }
1069                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1070                                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1071                                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1072                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1073                                                 &start, &nr_pages, i,
1074                                                 foll_flags, locked);
1075                                 if (locked && *locked == 0) {
1076                                         /*
1077                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1078                                          * and we've lost mmap_lock.
1079                                          * We must stop here.
1080                                          */
1081                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1082                                         BUG_ON(ret != 0);
1083                                         goto out;
1084                                 }
1085                                 continue;
1086                         }
1087                 }
1088
1089                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1090                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1091
1092 retry:
1093                 /*
1094                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1095                  * potentially allocating memory.
1096                  */
1097                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1098                         ret = -EINTR;
1099                         goto out;
1100                 }
1101                 cond_resched();
1102
1103                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1104                 if (!page) {
1105                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1106                         switch (ret) {
1107                         case 0:
1108                                 goto retry;
1109                         case -EBUSY:
1110                                 ret = 0;
1111                                 fallthrough;
1112                         case -EFAULT:
1113                         case -ENOMEM:
1114                         case -EHWPOISON:
1115                                 goto out;
1116                         case -ENOENT:
1117                                 goto next_page;
1118                         }
1119                         BUG();
1120                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1121                         /*
1122                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1123                          * struct page.
1124                          */
1125                         goto next_page;
1126                 } else if (IS_ERR(page)) {
1127                         ret = PTR_ERR(page);
1128                         goto out;
1129                 }
1130                 if (pages) {
1131                         pages[i] = page;
1132                         flush_anon_page(vma, page, start);
1133                         flush_dcache_page(page);
1134                         ctx.page_mask = 0;
1135                 }
1136 next_page:
1137                 if (vmas) {
1138                         vmas[i] = vma;
1139                         ctx.page_mask = 0;
1140                 }
1141                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1142                 if (page_increm > nr_pages)
1143                         page_increm = nr_pages;
1144                 i += page_increm;
1145                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1146                 nr_pages -= page_increm;
1147         } while (nr_pages);
1148 out:
1149         if (ctx.pgmap)
1150                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1151         return i ? i : ret;
1152 }
1153
1154 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1155                               unsigned int fault_flags)
1156 {
1157         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1158         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1159         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1160
1161         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1162                 return false;
1163
1164         /*
1165          * The architecture might have a hardware protection
1166          * mechanism other than read/write that can deny access.
1167          *
1168          * gup always represents data access, not instruction
1169          * fetches, so execute=false here:
1170          */
1171         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1172                 return false;
1173
1174         return true;
1175 }
1176
1177 /**
1178  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1179  * @mm:         mm_struct of target mm
1180  * @address:    user address
1181  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1182  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1183  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1184  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1185  *
1186  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1187  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1188  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1189  * trying again.
1190  *
1191  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1192  *
1193  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1194  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1195  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1196  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1197  *
1198  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1199  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1200  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1201  * succeed.
1202  *
1203  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1204  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1205  */
1206 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1207                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1208                      bool *unlocked)
1209 {
1210         struct vm_area_struct *vma;
1211         vm_fault_t ret, major = 0;
1212
1213         address = untagged_addr(address);
1214
1215         if (unlocked)
1216                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1217
1218 retry:
1219         vma = find_extend_vma(mm, address);
1220         if (!vma || address < vma->vm_start)
1221                 return -EFAULT;
1222
1223         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1224                 return -EFAULT;
1225
1226         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1227             fatal_signal_pending(current))
1228                 return -EINTR;
1229
1230         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1231         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1232         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1233                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1234
1235                 if (err)
1236                         return err;
1237                 BUG();
1238         }
1239
1240         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1241                 mmap_read_lock(mm);
1242                 *unlocked = true;
1243                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1244                 goto retry;
1245         }
1246
1247         return 0;
1248 }
1249 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1250
1251 /*
1252  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1253  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1254  */
1255 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1256                                                 unsigned long start,
1257                                                 unsigned long nr_pages,
1258                                                 struct page **pages,
1259                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1260                                                 int *locked,
1261                                                 unsigned int flags)
1262 {
1263         long ret, pages_done;
1264         bool lock_dropped;
1265
1266         if (locked) {
1267                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1268                 BUG_ON(vmas);
1269                 /* check caller initialized locked */
1270                 BUG_ON(*locked != 1);
1271         }
1272
1273         /*
1274          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1275          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1276          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1277          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1278          *
1279          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1280          * that here, as any failures will be obvious enough.
1281          */
1282         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1283                 flags |= FOLL_GET;
1284
1285         pages_done = 0;
1286         lock_dropped = false;
1287         for (;;) {
1288                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1289                                        vmas, locked);
1290                 if (!locked)
1291                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1292                         return ret;
1293
1294                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1295                 if (!*locked) {
1296                         BUG_ON(ret < 0);
1297                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1298                 }
1299
1300                 if (ret > 0) {
1301                         nr_pages -= ret;
1302                         pages_done += ret;
1303                         if (!nr_pages)
1304                                 break;
1305                 }
1306                 if (*locked) {
1307                         /*
1308                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1309                          * FOLL_NOWAIT.
1310                          */
1311                         if (!pages_done)
1312                                 pages_done = ret;
1313                         break;
1314                 }
1315                 /*
1316                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1317                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1318                  */
1319                 if (likely(pages))
1320                         pages += ret;
1321                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1322                 lock_dropped = true;
1323
1324 retry:
1325                 /*
1326                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1327                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1328                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1329                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1330                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1331                  */
1332
1333                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1334                         if (!pages_done)
1335                                 pages_done = -EINTR;
1336                         break;
1337                 }
1338
1339                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1340                 if (ret) {
1341                         BUG_ON(ret > 0);
1342                         if (!pages_done)
1343                                 pages_done = ret;
1344                         break;
1345                 }
1346
1347                 *locked = 1;
1348                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1349                                        pages, NULL, locked);
1350                 if (!*locked) {
1351                         /* Continue to retry until we succeeded */
1352                         BUG_ON(ret != 0);
1353                         goto retry;
1354                 }
1355                 if (ret != 1) {
1356                         BUG_ON(ret > 1);
1357                         if (!pages_done)
1358                                 pages_done = ret;
1359                         break;
1360                 }
1361                 nr_pages--;
1362                 pages_done++;
1363                 if (!nr_pages)
1364                         break;
1365                 if (likely(pages))
1366                         pages++;
1367                 start += PAGE_SIZE;
1368         }
1369         if (lock_dropped && *locked) {
1370                 /*
1371                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1372                  * and so the critical section protected by it was lost.
1373                  */
1374                 mmap_read_unlock(mm);
1375                 *locked = 0;
1376         }
1377         return pages_done;
1378 }
1379
1380 /**
1381  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1382  * @vma:   target vma
1383  * @start: start address
1384  * @end:   end address
1385  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1386  *
1387  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1388  *
1389  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1390  * code on error.
1391  *
1392  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1393  *
1394  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1395  * be unperturbed.
1396  *
1397  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1398  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1399  */
1400 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1401                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1402 {
1403         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1404         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1405         int gup_flags;
1406
1407         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1408         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1409         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1410         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1411         mmap_assert_locked(mm);
1412
1413         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1414         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1415                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1416         /*
1417          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1418          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1419          * and we would not want to dirty them for nothing.
1420          */
1421         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1422                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1423
1424         /*
1425          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1426          * other than PROT_NONE.
1427          */
1428         if (vma_is_accessible(vma))
1429                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1430
1431         /*
1432          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1433          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1434          */
1435         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1436                                 NULL, NULL, locked);
1437 }
1438
1439 /*
1440  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1441  *
1442  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1443  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1444  * mmap_lock must not be held.
1445  */
1446 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1447 {
1448         struct mm_struct *mm = current->mm;
1449         unsigned long end, nstart, nend;
1450         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1451         int locked = 0;
1452         long ret = 0;
1453
1454         end = start + len;
1455
1456         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1457                 /*
1458                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1459                  * Find first corresponding VMA.
1460                  */
1461                 if (!locked) {
1462                         locked = 1;
1463                         mmap_read_lock(mm);
1464                         vma = find_vma(mm, nstart);
1465                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1466                         vma = vma->vm_next;
1467                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1468                         break;
1469                 /*
1470                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1471                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1472                  */
1473                 nend = min(end, vma->vm_end);
1474                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1475                         continue;
1476                 if (nstart < vma->vm_start)
1477                         nstart = vma->vm_start;
1478                 /*
1479                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1480                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1481                  * if the vma was already munlocked.
1482                  */
1483                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1484                 if (ret < 0) {
1485                         if (ignore_errors) {
1486                                 ret = 0;
1487                                 continue;       /* continue at next VMA */
1488                         }
1489                         break;
1490                 }
1491                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1492                 ret = 0;
1493         }
1494         if (locked)
1495                 mmap_read_unlock(mm);
1496         return ret;     /* 0 or negative error code */
1497 }
1498
1499 /**
1500  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1501  * @addr: user address
1502  *
1503  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1504  * to be freed afterwards by put_page().
1505  *
1506  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1507  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1508  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1509  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1510  *
1511  * Called without mmap_lock, but after all other threads have been killed.
1512  */
1513 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1514 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1515 {
1516         struct vm_area_struct *vma;
1517         struct page *page;
1518
1519         if (__get_user_pages(current->mm, addr, 1,
1520                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1521                              NULL) < 1)
1522                 return NULL;
1523         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1524         return page;
1525 }
1526 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1527 #else /* CONFIG_MMU */
1528 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1529                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1530                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1531                 unsigned int foll_flags)
1532 {
1533         struct vm_area_struct *vma;
1534         unsigned long vm_flags;
1535         int i;
1536
1537         /* calculate required read or write permissions.
1538          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1539          */
1540         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1541                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1542         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1543                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1544
1545         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1546                 vma = find_vma(mm, start);
1547                 if (!vma)
1548                         goto finish_or_fault;
1549
1550                 /* protect what we can, including chardevs */
1551                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1552                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1553                         goto finish_or_fault;
1554
1555                 if (pages) {
1556                         pages[i] = virt_to_page(start);
1557                         if (pages[i])
1558                                 get_page(pages[i]);
1559                 }
1560                 if (vmas)
1561                         vmas[i] = vma;
1562                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1563         }
1564
1565         return i;
1566
1567 finish_or_fault:
1568         return i ? : -EFAULT;
1569 }
1570 #endif /* !CONFIG_MMU */
1571
1572 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1573 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1574 {
1575         long i;
1576         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1577
1578         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1579                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1580
1581                 if (vma == vma_prev)
1582                         continue;
1583
1584                 vma_prev = vma;
1585
1586                 if (vma_is_fsdax(vma))
1587                         return true;
1588         }
1589         return false;
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_CMA
1593 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1594                                         unsigned long start,
1595                                         unsigned long nr_pages,
1596                                         struct page **pages,
1597                                         struct vm_area_struct **vmas,
1598                                         unsigned int gup_flags)
1599 {
1600         unsigned long i;
1601         unsigned long step;
1602         bool drain_allow = true;
1603         bool migrate_allow = true;
1604         LIST_HEAD(cma_page_list);
1605         long ret = nr_pages;
1606         struct migration_target_control mtc = {
1607                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1608                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_NOWARN,
1609         };
1610
1611 check_again:
1612         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1613
1614                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1615
1616                 /*
1617                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1618                  * part.
1619                  */
1620                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1621                 /*
1622                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1623                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1624                  * of the CMA zone if possible.
1625                  */
1626                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1627                         if (PageHuge(head))
1628                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1629                         else {
1630                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1631                                         lru_add_drain_all();
1632                                         drain_allow = false;
1633                                 }
1634
1635                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1636                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1637                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1638                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1639                                                             page_is_file_lru(head),
1640                                                             thp_nr_pages(head));
1641                                 }
1642                         }
1643                 }
1644
1645                 i += step;
1646         }
1647
1648         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1649                 /*
1650                  * drop the above get_user_pages reference.
1651                  */
1652                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1653                         put_page(pages[i]);
1654
1655                 if (migrate_pages(&cma_page_list, alloc_migration_target, NULL,
1656                         (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1657                         /*
1658                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1659                          * without migration.
1660                          */
1661                         migrate_allow = false;
1662
1663                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1664                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1665                 }
1666                 /*
1667                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1668                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1669                  * earlier.
1670                  */
1671                 ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
1672                                                    pages, vmas, NULL,
1673                                                    gup_flags);
1674
1675                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1676                         nr_pages = ret;
1677                         drain_allow = true;
1678                         goto check_again;
1679                 }
1680         }
1681
1682         return ret;
1683 }
1684 #else
1685 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1686                                         unsigned long start,
1687                                         unsigned long nr_pages,
1688                                         struct page **pages,
1689                                         struct vm_area_struct **vmas,
1690                                         unsigned int gup_flags)
1691 {
1692         return nr_pages;
1693 }
1694 #endif /* CONFIG_CMA */
1695
1696 /*
1697  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1698  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1699  */
1700 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1701                                   unsigned long start,
1702                                   unsigned long nr_pages,
1703                                   struct page **pages,
1704                                   struct vm_area_struct **vmas,
1705                                   unsigned int gup_flags)
1706 {
1707         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1708         unsigned long flags = 0;
1709         long rc, i;
1710
1711         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1712                 if (!pages)
1713                         return -EINVAL;
1714
1715                 if (!vmas_tmp) {
1716                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1717                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1718                                            GFP_KERNEL);
1719                         if (!vmas_tmp)
1720                                 return -ENOMEM;
1721                 }
1722                 flags = memalloc_nocma_save();
1723         }
1724
1725         rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1726                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1727
1728         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1729                 if (rc < 0)
1730                         goto out;
1731
1732                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1733                         for (i = 0; i < rc; i++)
1734                                 put_page(pages[i]);
1735                         rc = -EOPNOTSUPP;
1736                         goto out;
1737                 }
1738
1739                 rc = check_and_migrate_cma_pages(mm, start, rc, pages,
1740                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1741 out:
1742                 memalloc_nocma_restore(flags);
1743         }
1744
1745         if (vmas_tmp != vmas)
1746                 kfree(vmas_tmp);
1747         return rc;
1748 }
1749 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1750 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1751                                                   unsigned long start,
1752                                                   unsigned long nr_pages,
1753                                                   struct page **pages,
1754                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1755                                                   unsigned int flags)
1756 {
1757         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1758                                        NULL, flags);
1759 }
1760 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1761
1762 #ifdef CONFIG_MMU
1763 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1764                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1765                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1766                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1767 {
1768         /*
1769          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1770          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1771          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1772          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1773          * allow what we can.
1774          */
1775         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1776                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1777                         return -EINVAL;
1778                 /*
1779                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1780                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1781                  */
1782                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1783                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1784                                              FOLL_REMOTE);
1785         }
1786
1787         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1788                                        locked,
1789                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1790 }
1791
1792 /**
1793  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1794  * @mm:         mm_struct of target mm
1795  * @start:      starting user address
1796  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1797  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1798  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1799  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1800  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1801  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1802  *              Or NULL if the caller does not require them.
1803  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1804  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1805  *              utilised. Lock must initially be held.
1806  *
1807  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1808  * number requested), or an error. Details about the return value:
1809  *
1810  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1811  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1812  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1813  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1814  *
1815  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1816  *
1817  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1818  *
1819  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1820  *
1821  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1822  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1823  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1824  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1825  *
1826  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1827  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1828  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1829  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1830  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1831  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1832  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1833  * locks can't be held over the syscall boundary.
1834  *
1835  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1836  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1837  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1838  *
1839  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1840  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1841  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1842  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1843  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1844  *
1845  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1846  *
1847  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1848  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1849  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1850  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1851  */
1852 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1853                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1854                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1855                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1856 {
1857         /*
1858          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1859          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1860          */
1861         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1862                 return -EINVAL;
1863
1864         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1865                                        pages, vmas, locked);
1866 }
1867 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1868
1869 #else /* CONFIG_MMU */
1870 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1871                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1872                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1873                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1874 {
1875         return 0;
1876 }
1877
1878 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1879                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1880                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1881                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1882 {
1883         return 0;
1884 }
1885 #endif /* !CONFIG_MMU */
1886
1887 /**
1888  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1889  * @start:      starting user address
1890  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1891  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1892  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1893  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1894  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1895  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1896  *              Or NULL if the caller does not require them.
1897  *
1898  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1899  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1900  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1901  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1902  */
1903 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1904                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1905                 struct vm_area_struct **vmas)
1906 {
1907         /*
1908          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1909          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1910          */
1911         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1912                 return -EINVAL;
1913
1914         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1915                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1916 }
1917 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1918
1919 /**
1920  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1921  *
1922  *      mmap_read_lock(mm);
1923  *      do_something()
1924  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1925  *      mmap_read_unlock(mm);
1926  *
1927  *  to:
1928  *
1929  *      int locked = 1;
1930  *      mmap_read_lock(mm);
1931  *      do_something()
1932  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1933  *      if (locked)
1934  *          mmap_read_unlock(mm);
1935  *
1936  * @start:      starting user address
1937  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1938  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1939  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1940  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1941  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1942  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1943  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1944  *              utilised. Lock must initially be held.
1945  *
1946  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1947  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1948  * get_user_pages_unlocked().
1949  *
1950  */
1951 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1952                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1953                            int *locked)
1954 {
1955         /*
1956          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1957          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1958          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1959          * disallow this option for now.
1960          */
1961         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1962                 return -EINVAL;
1963         /*
1964          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1965          * never directly by the caller, so enforce that:
1966          */
1967         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1968                 return -EINVAL;
1969
1970         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1971                                        pages, NULL, locked,
1972                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1973 }
1974 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1975
1976 /*
1977  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1978  *
1979  *      mmap_read_lock(mm);
1980  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1981  *      mmap_read_unlock(mm);
1982  *
1983  *  with:
1984  *
1985  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
1986  *
1987  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1988  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1989  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1990  */
1991 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1992                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1993 {
1994         struct mm_struct *mm = current->mm;
1995         int locked = 1;
1996         long ret;
1997
1998         /*
1999          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2000          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2001          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2002          * disallow this option for now.
2003          */
2004         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2005                 return -EINVAL;
2006
2007         mmap_read_lock(mm);
2008         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2009                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2010         if (locked)
2011                 mmap_read_unlock(mm);
2012         return ret;
2013 }
2014 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2015
2016 /*
2017  * Fast GUP
2018  *
2019  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2020  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2021  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2022  * block any THP splits.
2023  *
2024  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2025  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2026  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2027  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2028  *
2029  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2030  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2031  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2032  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2033  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2034  *
2035  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2036  * are currently made:
2037  *
2038  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2039  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2040  *
2041  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2042  *
2043  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2044  *
2045  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2046  *
2047  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2048  */
2049 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2050
2051 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2052 {
2053         if (flags & FOLL_PIN) {
2054                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2055                                     refs);
2056
2057                 if (hpage_pincount_available(page))
2058                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2059                 else
2060                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2061         }
2062
2063         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2064         /*
2065          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2066          * ref needs a put_page().
2067          */
2068         if (refs > 1)
2069                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2070         put_page(page);
2071 }
2072
2073 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2074
2075 /*
2076  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2077  *
2078  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2079  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2080  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2081  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2082  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2083  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2084  * that we are blocking by holding interrupts off.
2085  *
2086  * Setting ptes from not present to present goes:
2087  *
2088  *   ptep->pte_high = h;
2089  *   smp_wmb();
2090  *   ptep->pte_low = l;
2091  *
2092  * And present to not present goes:
2093  *
2094  *   ptep->pte_low = 0;
2095  *   smp_wmb();
2096  *   ptep->pte_high = 0;
2097  *
2098  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2099  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2100  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2101  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2102  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2103  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2104  * operates on present ptes we're safe.
2105  */
2106 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2107 {
2108         pte_t pte;
2109
2110         do {
2111                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2112                 smp_rmb();
2113                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2114                 smp_rmb();
2115         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2116
2117         return pte;
2118 }
2119 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2120 /*
2121  * We require that the PTE can be read atomically.
2122  */
2123 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2124 {
2125         return ptep_get(ptep);
2126 }
2127 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2128
2129 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2130                                             unsigned int flags,
2131                                             struct page **pages)
2132 {
2133         while ((*nr) - nr_start) {
2134                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2135
2136                 ClearPageReferenced(page);
2137                 if (flags & FOLL_PIN)
2138                         unpin_user_page(page);
2139                 else
2140                         put_page(page);
2141         }
2142 }
2143
2144 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2145 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2146                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2147 {
2148         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2149         int nr_start = *nr, ret = 0;
2150         pte_t *ptep, *ptem;
2151
2152         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2153         do {
2154                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2155                 struct page *head, *page;
2156
2157                 /*
2158                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2159                  * path using the pte_protnone check.
2160                  */
2161                 if (pte_protnone(pte))
2162                         goto pte_unmap;
2163
2164                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2165                         goto pte_unmap;
2166
2167                 if (pte_devmap(pte)) {
2168                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2169                                 goto pte_unmap;
2170
2171                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2172                         if (unlikely(!pgmap)) {
2173                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2174                                 goto pte_unmap;
2175                         }
2176                 } else if (pte_special(pte))
2177                         goto pte_unmap;
2178
2179                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2180                 page = pte_page(pte);
2181
2182                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2183                 if (!head)
2184                         goto pte_unmap;
2185
2186                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2187                         put_compound_head(head, 1, flags);
2188                         goto pte_unmap;
2189                 }
2190
2191                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2192
2193                 /*
2194                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2195                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2196                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2197                  * details.
2198                  */
2199                 if (flags & FOLL_PIN) {
2200                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2201                         if (ret) {
2202                                 unpin_user_page(page);
2203                                 goto pte_unmap;
2204                         }
2205                 }
2206                 SetPageReferenced(page);
2207                 pages[*nr] = page;
2208                 (*nr)++;
2209
2210         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2211
2212         ret = 1;
2213
2214 pte_unmap:
2215         if (pgmap)
2216                 put_dev_pagemap(pgmap);
2217         pte_unmap(ptem);
2218         return ret;
2219 }
2220 #else
2221
2222 /*
2223  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2224  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2225  * to be special.
2226  *
2227  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2228  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2229  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2230  */
2231 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2232                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2233 {
2234         return 0;
2235 }
2236 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2237
2238 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2239 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2240                              unsigned long end, unsigned int flags,
2241                              struct page **pages, int *nr)
2242 {
2243         int nr_start = *nr;
2244         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2245
2246         do {
2247                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2248
2249                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2250                 if (unlikely(!pgmap)) {
2251                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2252                         return 0;
2253                 }
2254                 SetPageReferenced(page);
2255                 pages[*nr] = page;
2256                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2257                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2258                         return 0;
2259                 }
2260                 (*nr)++;
2261                 pfn++;
2262         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2263
2264         if (pgmap)
2265                 put_dev_pagemap(pgmap);
2266         return 1;
2267 }
2268
2269 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2270                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2271                                  struct page **pages, int *nr)
2272 {
2273         unsigned long fault_pfn;
2274         int nr_start = *nr;
2275
2276         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2277         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2278                 return 0;
2279
2280         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2281                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2282                 return 0;
2283         }
2284         return 1;
2285 }
2286
2287 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2288                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2289                                  struct page **pages, int *nr)
2290 {
2291         unsigned long fault_pfn;
2292         int nr_start = *nr;
2293
2294         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2295         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2296                 return 0;
2297
2298         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2299                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2300                 return 0;
2301         }
2302         return 1;
2303 }
2304 #else
2305 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2306                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2307                                  struct page **pages, int *nr)
2308 {
2309         BUILD_BUG();
2310         return 0;
2311 }
2312
2313 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2314                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2315                                  struct page **pages, int *nr)
2316 {
2317         BUILD_BUG();
2318         return 0;
2319 }
2320 #endif
2321
2322 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2323                            unsigned long end, struct page **pages)
2324 {
2325         int nr;
2326
2327         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2328                 pages[nr++] = page++;
2329
2330         return nr;
2331 }
2332
2333 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2334 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2335                                       unsigned long sz)
2336 {
2337         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2338         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2339 }
2340
2341 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2342                        unsigned long end, unsigned int flags,
2343                        struct page **pages, int *nr)
2344 {
2345         unsigned long pte_end;
2346         struct page *head, *page;
2347         pte_t pte;
2348         int refs;
2349
2350         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2351         if (pte_end < end)
2352                 end = pte_end;
2353
2354         pte = huge_ptep_get(ptep);
2355
2356         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2357                 return 0;
2358
2359         /* hugepages are never "special" */
2360         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2361
2362         head = pte_page(pte);
2363         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2364         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2365
2366         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2367         if (!head)
2368                 return 0;
2369
2370         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2371                 put_compound_head(head, refs, flags);
2372                 return 0;
2373         }
2374
2375         *nr += refs;
2376         SetPageReferenced(head);
2377         return 1;
2378 }
2379
2380 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2381                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2382                 struct page **pages, int *nr)
2383 {
2384         pte_t *ptep;
2385         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2386         unsigned long next;
2387
2388         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2389         do {
2390                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2391                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2392                         return 0;
2393         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2394
2395         return 1;
2396 }
2397 #else
2398 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2399                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2400                 struct page **pages, int *nr)
2401 {
2402         return 0;
2403 }
2404 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2405
2406 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2407                         unsigned long end, unsigned int flags,
2408                         struct page **pages, int *nr)
2409 {
2410         struct page *head, *page;
2411         int refs;
2412
2413         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2414                 return 0;
2415
2416         if (pmd_devmap(orig)) {
2417                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2418                         return 0;
2419                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2420                                              pages, nr);
2421         }
2422
2423         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2424         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2425
2426         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2427         if (!head)
2428                 return 0;
2429
2430         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2431                 put_compound_head(head, refs, flags);
2432                 return 0;
2433         }
2434
2435         *nr += refs;
2436         SetPageReferenced(head);
2437         return 1;
2438 }
2439
2440 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2441                         unsigned long end, unsigned int flags,
2442                         struct page **pages, int *nr)
2443 {
2444         struct page *head, *page;
2445         int refs;
2446
2447         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2448                 return 0;
2449
2450         if (pud_devmap(orig)) {
2451                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2452                         return 0;
2453                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2454                                              pages, nr);
2455         }
2456
2457         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2458         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2459
2460         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2461         if (!head)
2462                 return 0;
2463
2464         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2465                 put_compound_head(head, refs, flags);
2466                 return 0;
2467         }
2468
2469         *nr += refs;
2470         SetPageReferenced(head);
2471         return 1;
2472 }
2473
2474 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2475                         unsigned long end, unsigned int flags,
2476                         struct page **pages, int *nr)
2477 {
2478         int refs;
2479         struct page *head, *page;
2480
2481         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2482                 return 0;
2483
2484         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2485
2486         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2487         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2488
2489         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2490         if (!head)
2491                 return 0;
2492
2493         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
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_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2504                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2505 {
2506         unsigned long next;
2507         pmd_t *pmdp;
2508
2509         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2510         do {
2511                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2512
2513                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2514                 if (!pmd_present(pmd))
2515                         return 0;
2516
2517                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2518                              pmd_devmap(pmd))) {
2519                         /*
2520                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2521                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2522                          * can be serialised against THP migration.
2523                          */
2524                         if (pmd_protnone(pmd))
2525                                 return 0;
2526
2527                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2528                                 pages, nr))
2529                                 return 0;
2530
2531                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2532                         /*
2533                          * architecture have different format for hugetlbfs
2534                          * pmd format and THP pmd format
2535                          */
2536                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2537                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2538                                 return 0;
2539                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2540                         return 0;
2541         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2542
2543         return 1;
2544 }
2545
2546 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2547                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2548 {
2549         unsigned long next;
2550         pud_t *pudp;
2551
2552         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2553         do {
2554                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2555
2556                 next = pud_addr_end(addr, end);
2557                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2558                         return 0;
2559                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2560                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2561                                           pages, nr))
2562                                 return 0;
2563                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2564                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2565                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2566                                 return 0;
2567                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2568                         return 0;
2569         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2570
2571         return 1;
2572 }
2573
2574 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2575                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2576 {
2577         unsigned long next;
2578         p4d_t *p4dp;
2579
2580         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2581         do {
2582                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2583
2584                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2585                 if (p4d_none(p4d))
2586                         return 0;
2587                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2588                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2589                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2590                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2591                                 return 0;
2592                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2593                         return 0;
2594         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2595
2596         return 1;
2597 }
2598
2599 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2600                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2601 {
2602         unsigned long next;
2603         pgd_t *pgdp;
2604
2605         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2606         do {
2607                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2608
2609                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2610                 if (pgd_none(pgd))
2611                         return;
2612                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2613                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2614                                           pages, nr))
2615                                 return;
2616                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2617                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2618                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2619                                 return;
2620                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2621                         return;
2622         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2623 }
2624 #else
2625 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2626                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2627 {
2628 }
2629 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2630
2631 #ifndef gup_fast_permitted
2632 /*
2633  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2634  * we need to fall back to the slow version:
2635  */
2636 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2637 {
2638         return true;
2639 }
2640 #endif
2641
2642 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2643                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2644 {
2645         int ret;
2646
2647         /*
2648          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2649          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2650          */
2651         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2652                 mmap_read_lock(current->mm);
2653                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2654                                             start, nr_pages,
2655                                             pages, NULL, gup_flags);
2656                 mmap_read_unlock(current->mm);
2657         } else {
2658                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2659                                               pages, gup_flags);
2660         }
2661
2662         return ret;
2663 }
2664
2665 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2666                                         unsigned int gup_flags,
2667                                         struct page **pages)
2668 {
2669         unsigned long addr, len, end;
2670         unsigned long flags;
2671         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2672
2673         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2674                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2675                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2676                 return -EINVAL;
2677
2678         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2679                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2680
2681         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2682         addr = start;
2683         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2684         end = start + len;
2685
2686         if (end <= start)
2687                 return 0;
2688         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2689                 return -EFAULT;
2690
2691         /*
2692          * The FAST_GUP case requires FOLL_WRITE even for pure reads,
2693          * because get_user_pages() may need to cause an early COW in
2694          * order to avoid confusing the normal COW routines. So only
2695          * targets that are already writable are safe to do by just
2696          * looking at the page tables.
2697          *
2698          * NOTE! With FOLL_FAST_ONLY we allow read-only gup_fast() here,
2699          * because there is no slow path to fall back on. But you'd
2700          * better be careful about possible COW pages - you'll get _a_
2701          * COW page, but not necessarily the one you intended to get
2702          * depending on what COW event happens after this. COW may break
2703          * the page copy in a random direction.
2704          *
2705          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow
2706          * full, general purpose use of this routine.
2707          *
2708          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2709          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2710          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2711          *
2712          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2713          * block IPIs that come from THPs splitting.
2714          */
2715         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) && gup_fast_permitted(start, end)) {
2716                 unsigned long fast_flags = gup_flags;
2717                 if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2718                         fast_flags |= FOLL_WRITE;
2719
2720                 local_irq_save(flags);
2721                 gup_pgd_range(addr, end, fast_flags, pages, &nr_pinned);
2722                 local_irq_restore(flags);
2723                 ret = nr_pinned;
2724         }
2725
2726         if (nr_pinned < nr_pages && !(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)) {
2727                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2728                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2729                 pages += nr_pinned;
2730
2731                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2732                                               gup_flags, pages);
2733
2734                 /* Have to be a bit careful with return values */
2735                 if (nr_pinned > 0) {
2736                         if (ret < 0)
2737                                 ret = nr_pinned;
2738                         else
2739                                 ret += nr_pinned;
2740                 }
2741         }
2742
2743         return ret;
2744 }
2745 /**
2746  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2747  * @start:      starting user address
2748  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2749  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2750  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2751  *              Should be at least nr_pages long.
2752  *
2753  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2754  * the regular GUP.
2755  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2756  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2757  *
2758  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2759  * pages pinned.
2760  *
2761  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2762  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2763  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2764  */
2765 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2766                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2767 {
2768         int nr_pinned;
2769         /*
2770          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2771          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2772          *
2773          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2774          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2775          */
2776         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2777
2778         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2779                                                  pages);
2780
2781         /*
2782          * As specified in the API description above, this routine is not
2783          * allowed to return negative values. However, the common core
2784          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2785          * Therefore, correct for that here:
2786          */
2787         if (nr_pinned < 0)
2788                 nr_pinned = 0;
2789
2790         return nr_pinned;
2791 }
2792 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2793
2794 /**
2795  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2796  * @start:      starting user address
2797  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2798  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2799  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2800  *              Should be at least nr_pages long.
2801  *
2802  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2803  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2804  * calling get_user_pages().
2805  *
2806  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2807  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2808  * -errno.
2809  */
2810 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2811                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2812 {
2813         /*
2814          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2815          * never directly by the caller, so enforce that:
2816          */
2817         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2818                 return -EINVAL;
2819
2820         /*
2821          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2822          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2823          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2824          * request.
2825          */
2826         gup_flags |= FOLL_GET;
2827         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2828 }
2829 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2830
2831 /**
2832  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2833  *
2834  * @start:      starting user address
2835  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2836  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2837  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2838  *              Should be at least nr_pages long.
2839  *
2840  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2841  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2842  * the arguments here are identical.
2843  *
2844  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2845  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2846  */
2847 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2848                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2849 {
2850         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2851         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2852                 return -EINVAL;
2853
2854         gup_flags |= FOLL_PIN;
2855         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2856 }
2857 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2858
2859 /*
2860  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2861  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2862  *
2863  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2864  */
2865 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2866                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2867 {
2868         int nr_pinned;
2869
2870         /*
2871          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2872          * rules require returning 0, rather than -errno:
2873          */
2874         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2875                 return 0;
2876         /*
2877          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2878          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2879          */
2880         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2881         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2882                                                  pages);
2883         /*
2884          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2885          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2886          * correct for that here:
2887          */
2888         if (nr_pinned < 0)
2889                 nr_pinned = 0;
2890
2891         return nr_pinned;
2892 }
2893 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2894
2895 /**
2896  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2897  *
2898  * @mm:         mm_struct of target mm
2899  * @start:      starting user address
2900  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2901  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2902  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2903  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2904  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2905  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2906  *              Or NULL if the caller does not require them.
2907  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2908  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2909  *              utilised. Lock must initially be held.
2910  *
2911  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2912  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2913  * the arguments here are identical.
2914  *
2915  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2916  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2917  */
2918 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2919                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2920                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2921                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2922 {
2923         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2924         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2925                 return -EINVAL;
2926
2927         gup_flags |= FOLL_PIN;
2928         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2929                                        pages, vmas, locked);
2930 }
2931 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2932
2933 /**
2934  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2935  *
2936  * @start:      starting user address
2937  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2938  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2939  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2940  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2941  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2942  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2943  *              Or NULL if the caller does not require them.
2944  *
2945  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2946  * FOLL_PIN is set.
2947  *
2948  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2949  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2950  */
2951 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2952                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2953                     struct vm_area_struct **vmas)
2954 {
2955         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2956         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2957                 return -EINVAL;
2958
2959         gup_flags |= FOLL_PIN;
2960         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2961                                      pages, vmas, gup_flags);
2962 }
2963 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2964
2965 /*
2966  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2967  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2968  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2969  */
2970 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2971                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2972 {
2973         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2974         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2975                 return -EINVAL;
2976
2977         gup_flags |= FOLL_PIN;
2978         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2979 }
2980 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2981
2982 /*
2983  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2984  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2985  * FOLL_GET.
2986  */
2987 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2988                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2989                            int *locked)
2990 {
2991         /*
2992          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2993          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2994          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2995          * disallow this option for now.
2996          */
2997         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2998                 return -EINVAL;
2999
3000         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3001         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3002                 return -EINVAL;
3003
3004         gup_flags |= FOLL_PIN;
3005         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3006                                        pages, NULL, locked,
3007                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3008 }
3009 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);