mm: reorder code blocks in gup.c
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 typedef int (*set_dirty_func_t)(struct page *page);
33
34 static void __put_user_pages_dirty(struct page **pages,
35                                    unsigned long npages,
36                                    set_dirty_func_t sdf)
37 {
38         unsigned long index;
39
40         for (index = 0; index < npages; index++) {
41                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
42
43                 /*
44                  * Checking PageDirty at this point may race with
45                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key cases:
46                  *
47                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it skips
48                  * the call to sdf(). That could happen because
49                  * clear_page_dirty_for_io() called page_mkclean(),
50                  * followed by set_page_dirty(). However, now the page is
51                  * going to get written back, which meets the original
52                  * intention of setting it dirty, so all is well:
53                  * clear_page_dirty_for_io() goes on to call
54                  * TestClearPageDirty(), and write the page back.
55                  *
56                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls sdf().
57                  * The page stays dirty, despite being written back, so it
58                  * gets written back again in the next writeback cycle.
59                  * This is harmless.
60                  */
61                 if (!PageDirty(page))
62                         sdf(page);
63
64                 put_user_page(page);
65         }
66 }
67
68 /**
69  * put_user_pages_dirty() - release and dirty an array of gup-pinned pages
70  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
71  * @npages: number of pages in the @pages array.
72  *
73  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
74  * variants called on that page.
75  *
76  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
77  * compound page) dirty, if it was previously listed as clean. Then, release
78  * the page using put_user_page().
79  *
80  * Please see the put_user_page() documentation for details.
81  *
82  * set_page_dirty(), which does not lock the page, is used here.
83  * Therefore, it is the caller's responsibility to ensure that this is
84  * safe. If not, then put_user_pages_dirty_lock() should be called instead.
85  *
86  */
87 void put_user_pages_dirty(struct page **pages, unsigned long npages)
88 {
89         __put_user_pages_dirty(pages, npages, set_page_dirty);
90 }
91 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty);
92
93 /**
94  * put_user_pages_dirty_lock() - release and dirty an array of gup-pinned pages
95  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
96  * @npages: number of pages in the @pages array.
97  *
98  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
99  * compound page) dirty, if it was previously listed as clean. Then, release
100  * the page using put_user_page().
101  *
102  * Please see the put_user_page() documentation for details.
103  *
104  * This is just like put_user_pages_dirty(), except that it invokes
105  * set_page_dirty_lock(), instead of set_page_dirty().
106  *
107  */
108 void put_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages)
109 {
110         __put_user_pages_dirty(pages, npages, set_page_dirty_lock);
111 }
112 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty_lock);
113
114 /**
115  * put_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
116  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
117  * @npages: number of pages in the @pages array.
118  *
119  * For each page in the @pages array, release the page using put_user_page().
120  *
121  * Please see the put_user_page() documentation for details.
122  */
123 void put_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
124 {
125         unsigned long index;
126
127         /*
128          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
129          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
130          * single operation to the head page should suffice.
131          */
132         for (index = 0; index < npages; index++)
133                 put_user_page(pages[index]);
134 }
135 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages);
136
137 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
138                 unsigned int flags)
139 {
140         /*
141          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
142          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
143          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
144          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
145          * But we can only make this optimization where a hole would surely
146          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
147          */
148         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
149                 return ERR_PTR(-EFAULT);
150         return NULL;
151 }
152
153 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
154                 pte_t *pte, unsigned int flags)
155 {
156         /* No page to get reference */
157         if (flags & FOLL_GET)
158                 return -EFAULT;
159
160         if (flags & FOLL_TOUCH) {
161                 pte_t entry = *pte;
162
163                 if (flags & FOLL_WRITE)
164                         entry = pte_mkdirty(entry);
165                 entry = pte_mkyoung(entry);
166
167                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
168                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
169                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
170                 }
171         }
172
173         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
174         return -EEXIST;
175 }
176
177 /*
178  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
179  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
180  */
181 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
182 {
183         return pte_write(pte) ||
184                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
185 }
186
187 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
188                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
189                 struct dev_pagemap **pgmap)
190 {
191         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
192         struct page *page;
193         spinlock_t *ptl;
194         pte_t *ptep, pte;
195
196 retry:
197         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
198                 return no_page_table(vma, flags);
199
200         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
201         pte = *ptep;
202         if (!pte_present(pte)) {
203                 swp_entry_t entry;
204                 /*
205                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
206                  * even while it is being migrated, so for that case we
207                  * need migration_entry_wait().
208                  */
209                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
210                         goto no_page;
211                 if (pte_none(pte))
212                         goto no_page;
213                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
214                 if (!is_migration_entry(entry))
215                         goto no_page;
216                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
217                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
218                 goto retry;
219         }
220         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
221                 goto no_page;
222         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
223                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
224                 return NULL;
225         }
226
227         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
228         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
229                 /*
230                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
231                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
232                  */
233                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
234                 if (*pgmap)
235                         page = pte_page(pte);
236                 else
237                         goto no_page;
238         } else if (unlikely(!page)) {
239                 if (flags & FOLL_DUMP) {
240                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
241                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
242                         goto out;
243                 }
244
245                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
246                         page = pte_page(pte);
247                 } else {
248                         int ret;
249
250                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
251                         page = ERR_PTR(ret);
252                         goto out;
253                 }
254         }
255
256         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
257                 int ret;
258                 get_page(page);
259                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
260                 lock_page(page);
261                 ret = split_huge_page(page);
262                 unlock_page(page);
263                 put_page(page);
264                 if (ret)
265                         return ERR_PTR(ret);
266                 goto retry;
267         }
268
269         if (flags & FOLL_GET) {
270                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
271                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
272                         goto out;
273                 }
274         }
275         if (flags & FOLL_TOUCH) {
276                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
277                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
278                         set_page_dirty(page);
279                 /*
280                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
281                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
282                  * mark_page_accessed().
283                  */
284                 mark_page_accessed(page);
285         }
286         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
287                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
288                 if (PageTransCompound(page))
289                         goto out;
290
291                 /*
292                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
293                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
294                  * which might bounce very badly if there is contention.
295                  *
296                  * If the page is already locked, we don't need to
297                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
298                  * when it attempts to reclaim the page.
299                  */
300                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
301                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
302                         /*
303                          * Because we lock page here, and migration is
304                          * blocked by the pte's page reference, and we
305                          * know the page is still mapped, we don't even
306                          * need to check for file-cache page truncation.
307                          */
308                         mlock_vma_page(page);
309                         unlock_page(page);
310                 }
311         }
312 out:
313         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
314         return page;
315 no_page:
316         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
317         if (!pte_none(pte))
318                 return NULL;
319         return no_page_table(vma, flags);
320 }
321
322 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
323                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
324                                     unsigned int flags,
325                                     struct follow_page_context *ctx)
326 {
327         pmd_t *pmd, pmdval;
328         spinlock_t *ptl;
329         struct page *page;
330         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
331
332         pmd = pmd_offset(pudp, address);
333         /*
334          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
335          * on the stack so that it will stop changing under the code.
336          */
337         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
338         if (pmd_none(pmdval))
339                 return no_page_table(vma, flags);
340         if (pmd_huge(pmdval) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
341                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
342                 if (page)
343                         return page;
344                 return no_page_table(vma, flags);
345         }
346         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
347                 page = follow_huge_pd(vma, address,
348                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
349                                       PMD_SHIFT);
350                 if (page)
351                         return page;
352                 return no_page_table(vma, flags);
353         }
354 retry:
355         if (!pmd_present(pmdval)) {
356                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
357                         return no_page_table(vma, flags);
358                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
359                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
360                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
361                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
362                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
363                 /*
364                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
365                  * mmap_sem is held in read mode
366                  */
367                 if (pmd_none(pmdval))
368                         return no_page_table(vma, flags);
369                 goto retry;
370         }
371         if (pmd_devmap(pmdval)) {
372                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
373                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
374                 spin_unlock(ptl);
375                 if (page)
376                         return page;
377         }
378         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
379                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
380
381         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
382                 return no_page_table(vma, flags);
383
384 retry_locked:
385         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
386         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
387                 spin_unlock(ptl);
388                 return no_page_table(vma, flags);
389         }
390         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
391                 spin_unlock(ptl);
392                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
393                         return no_page_table(vma, flags);
394                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
395                 goto retry_locked;
396         }
397         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
398                 spin_unlock(ptl);
399                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
400         }
401         if (flags & FOLL_SPLIT) {
402                 int ret;
403                 page = pmd_page(*pmd);
404                 if (is_huge_zero_page(page)) {
405                         spin_unlock(ptl);
406                         ret = 0;
407                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
408                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
409                                 ret = -EBUSY;
410                 } else {
411                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
412                                 spin_unlock(ptl);
413                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
414                         }
415                         spin_unlock(ptl);
416                         lock_page(page);
417                         ret = split_huge_page(page);
418                         unlock_page(page);
419                         put_page(page);
420                         if (pmd_none(*pmd))
421                                 return no_page_table(vma, flags);
422                 }
423
424                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
425                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
426         }
427         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
428         spin_unlock(ptl);
429         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
430         return page;
431 }
432
433 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
434                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
435                                     unsigned int flags,
436                                     struct follow_page_context *ctx)
437 {
438         pud_t *pud;
439         spinlock_t *ptl;
440         struct page *page;
441         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
442
443         pud = pud_offset(p4dp, address);
444         if (pud_none(*pud))
445                 return no_page_table(vma, flags);
446         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
447                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
448                 if (page)
449                         return page;
450                 return no_page_table(vma, flags);
451         }
452         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
453                 page = follow_huge_pd(vma, address,
454                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
455                                       PUD_SHIFT);
456                 if (page)
457                         return page;
458                 return no_page_table(vma, flags);
459         }
460         if (pud_devmap(*pud)) {
461                 ptl = pud_lock(mm, pud);
462                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
463                 spin_unlock(ptl);
464                 if (page)
465                         return page;
466         }
467         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
468                 return no_page_table(vma, flags);
469
470         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
471 }
472
473 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
474                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
475                                     unsigned int flags,
476                                     struct follow_page_context *ctx)
477 {
478         p4d_t *p4d;
479         struct page *page;
480
481         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
482         if (p4d_none(*p4d))
483                 return no_page_table(vma, flags);
484         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
485         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
486                 return no_page_table(vma, flags);
487
488         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
489                 page = follow_huge_pd(vma, address,
490                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
491                                       P4D_SHIFT);
492                 if (page)
493                         return page;
494                 return no_page_table(vma, flags);
495         }
496         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
497 }
498
499 /**
500  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
501  * @vma: vm_area_struct mapping @address
502  * @address: virtual address to look up
503  * @flags: flags modifying lookup behaviour
504  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
505  *       pointer to output page_mask
506  *
507  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
508  *
509  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
510  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
511  *
512  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
513  *
514  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
515  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
516  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
517  */
518 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
519                               unsigned long address, unsigned int flags,
520                               struct follow_page_context *ctx)
521 {
522         pgd_t *pgd;
523         struct page *page;
524         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
525
526         ctx->page_mask = 0;
527
528         /* make this handle hugepd */
529         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
530         if (!IS_ERR(page)) {
531                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
532                 return page;
533         }
534
535         pgd = pgd_offset(mm, address);
536
537         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
538                 return no_page_table(vma, flags);
539
540         if (pgd_huge(*pgd)) {
541                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
542                 if (page)
543                         return page;
544                 return no_page_table(vma, flags);
545         }
546         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
547                 page = follow_huge_pd(vma, address,
548                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
549                                       PGDIR_SHIFT);
550                 if (page)
551                         return page;
552                 return no_page_table(vma, flags);
553         }
554
555         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
556 }
557
558 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
559                          unsigned int foll_flags)
560 {
561         struct follow_page_context ctx = { NULL };
562         struct page *page;
563
564         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
565         if (ctx.pgmap)
566                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
567         return page;
568 }
569
570 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
571                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
572                 struct page **page)
573 {
574         pgd_t *pgd;
575         p4d_t *p4d;
576         pud_t *pud;
577         pmd_t *pmd;
578         pte_t *pte;
579         int ret = -EFAULT;
580
581         /* user gate pages are read-only */
582         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
583                 return -EFAULT;
584         if (address > TASK_SIZE)
585                 pgd = pgd_offset_k(address);
586         else
587                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
588         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
589         p4d = p4d_offset(pgd, address);
590         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
591         pud = pud_offset(p4d, address);
592         BUG_ON(pud_none(*pud));
593         pmd = pmd_offset(pud, address);
594         if (!pmd_present(*pmd))
595                 return -EFAULT;
596         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
597         pte = pte_offset_map(pmd, address);
598         if (pte_none(*pte))
599                 goto unmap;
600         *vma = get_gate_vma(mm);
601         if (!page)
602                 goto out;
603         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
604         if (!*page) {
605                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
606                         goto unmap;
607                 *page = pte_page(*pte);
608
609                 /*
610                  * This should never happen (a device public page in the gate
611                  * area).
612                  */
613                 if (is_device_public_page(*page))
614                         goto unmap;
615         }
616         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
617                 ret = -ENOMEM;
618                 goto unmap;
619         }
620 out:
621         ret = 0;
622 unmap:
623         pte_unmap(pte);
624         return ret;
625 }
626
627 /*
628  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
629  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
630  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
631  */
632 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
633                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
634 {
635         unsigned int fault_flags = 0;
636         vm_fault_t ret;
637
638         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
639         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
640                 return -ENOENT;
641         if (*flags & FOLL_WRITE)
642                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
643         if (*flags & FOLL_REMOTE)
644                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
645         if (nonblocking)
646                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
647         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
648                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
649         if (*flags & FOLL_TRIED) {
650                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
651                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
652         }
653
654         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
655         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
656                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
657
658                 if (err)
659                         return err;
660                 BUG();
661         }
662
663         if (tsk) {
664                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
665                         tsk->maj_flt++;
666                 else
667                         tsk->min_flt++;
668         }
669
670         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
671                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
672                         *nonblocking = 0;
673                 return -EBUSY;
674         }
675
676         /*
677          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
678          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
679          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
680          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
681          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
682          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
683          * reCOWed by userspace write).
684          */
685         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
686                 *flags |= FOLL_COW;
687         return 0;
688 }
689
690 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
691 {
692         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
693         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
694         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
695
696         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
697                 return -EFAULT;
698
699         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
700                 return -EFAULT;
701
702         if (write) {
703                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
704                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
705                                 return -EFAULT;
706                         /*
707                          * We used to let the write,force case do COW in a
708                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
709                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
710                          * executable, without corrupting the file (yet only
711                          * when that file had been opened for writing!).
712                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
713                          * just reject it.
714                          */
715                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
716                                 return -EFAULT;
717                 }
718         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
719                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
720                         return -EFAULT;
721                 /*
722                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
723                  * have VM_MAYREAD set?
724                  */
725                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
726                         return -EFAULT;
727         }
728         /*
729          * gups are always data accesses, not instruction
730          * fetches, so execute=false here
731          */
732         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
733                 return -EFAULT;
734         return 0;
735 }
736
737 /**
738  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
739  * @tsk:        task_struct of target task
740  * @mm:         mm_struct of target mm
741  * @start:      starting user address
742  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
743  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
744  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
745  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
746  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
747  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
748  *              Or NULL if the caller does not require them.
749  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
750  *
751  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
752  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
753  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
754  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
755  * remain valid while mmap_sem is held.
756  *
757  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
758  *
759  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
760  * each struct page that each user address corresponds to at a given
761  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
762  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
763  *
764  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
765  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
766  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
767  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
768  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
769  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
770  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
771  * locks can't be held over the syscall boundary.
772  *
773  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
774  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
775  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
776  * before put_page is called.
777  *
778  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
779  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
780  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
781  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
782  * this case.
783  *
784  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
785  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
786  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
787  * reading or writing and will not be released.
788  *
789  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
790  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
791  * you need some special @gup_flags.
792  */
793 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
794                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
795                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
796                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
797 {
798         long ret = 0, i = 0;
799         struct vm_area_struct *vma = NULL;
800         struct follow_page_context ctx = { NULL };
801
802         if (!nr_pages)
803                 return 0;
804
805         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
806
807         /*
808          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
809          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
810          * using the address space
811          */
812         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
813                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
814
815         do {
816                 struct page *page;
817                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
818                 unsigned int page_increm;
819
820                 /* first iteration or cross vma bound */
821                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
822                         vma = find_extend_vma(mm, start);
823                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
824                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
825                                                 gup_flags, &vma,
826                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
827                                 if (ret)
828                                         goto out;
829                                 ctx.page_mask = 0;
830                                 goto next_page;
831                         }
832
833                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
834                                 ret = -EFAULT;
835                                 goto out;
836                         }
837                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
838                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
839                                                 &start, &nr_pages, i,
840                                                 gup_flags, nonblocking);
841                                 continue;
842                         }
843                 }
844 retry:
845                 /*
846                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
847                  * potentially allocating memory.
848                  */
849                 if (fatal_signal_pending(current)) {
850                         ret = -ERESTARTSYS;
851                         goto out;
852                 }
853                 cond_resched();
854
855                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
856                 if (!page) {
857                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
858                                         nonblocking);
859                         switch (ret) {
860                         case 0:
861                                 goto retry;
862                         case -EBUSY:
863                                 ret = 0;
864                                 /* FALLTHRU */
865                         case -EFAULT:
866                         case -ENOMEM:
867                         case -EHWPOISON:
868                                 goto out;
869                         case -ENOENT:
870                                 goto next_page;
871                         }
872                         BUG();
873                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
874                         /*
875                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
876                          * struct page.
877                          */
878                         goto next_page;
879                 } else if (IS_ERR(page)) {
880                         ret = PTR_ERR(page);
881                         goto out;
882                 }
883                 if (pages) {
884                         pages[i] = page;
885                         flush_anon_page(vma, page, start);
886                         flush_dcache_page(page);
887                         ctx.page_mask = 0;
888                 }
889 next_page:
890                 if (vmas) {
891                         vmas[i] = vma;
892                         ctx.page_mask = 0;
893                 }
894                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
895                 if (page_increm > nr_pages)
896                         page_increm = nr_pages;
897                 i += page_increm;
898                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
899                 nr_pages -= page_increm;
900         } while (nr_pages);
901 out:
902         if (ctx.pgmap)
903                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
904         return i ? i : ret;
905 }
906
907 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
908                               unsigned int fault_flags)
909 {
910         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
911         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
912         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
913
914         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
915                 return false;
916
917         /*
918          * The architecture might have a hardware protection
919          * mechanism other than read/write that can deny access.
920          *
921          * gup always represents data access, not instruction
922          * fetches, so execute=false here:
923          */
924         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
925                 return false;
926
927         return true;
928 }
929
930 /*
931  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
932  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
933  *              NULL if faults are not to be recorded.
934  * @mm:         mm_struct of target mm
935  * @address:    user address
936  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
937  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
938  *              does not allow retry
939  *
940  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
941  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
942  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
943  * trying again.
944  *
945  * Typically this is meant to be used by the futex code.
946  *
947  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
948  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
949  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
950  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
951  *
952  * This is important for some architectures where those bits also gate the
953  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
954  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
955  * succeed.
956  *
957  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
958  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
959  */
960 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
961                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
962                      bool *unlocked)
963 {
964         struct vm_area_struct *vma;
965         vm_fault_t ret, major = 0;
966
967         if (unlocked)
968                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
969
970 retry:
971         vma = find_extend_vma(mm, address);
972         if (!vma || address < vma->vm_start)
973                 return -EFAULT;
974
975         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
976                 return -EFAULT;
977
978         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
979         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
980         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
981                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
982
983                 if (err)
984                         return err;
985                 BUG();
986         }
987
988         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
989                 down_read(&mm->mmap_sem);
990                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
991                         *unlocked = true;
992                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
993                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
994                         goto retry;
995                 }
996         }
997
998         if (tsk) {
999                 if (major)
1000                         tsk->maj_flt++;
1001                 else
1002                         tsk->min_flt++;
1003         }
1004         return 0;
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1007
1008 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1009                                                 struct mm_struct *mm,
1010                                                 unsigned long start,
1011                                                 unsigned long nr_pages,
1012                                                 struct page **pages,
1013                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1014                                                 int *locked,
1015                                                 unsigned int flags)
1016 {
1017         long ret, pages_done;
1018         bool lock_dropped;
1019
1020         if (locked) {
1021                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1022                 BUG_ON(vmas);
1023                 /* check caller initialized locked */
1024                 BUG_ON(*locked != 1);
1025         }
1026
1027         if (pages)
1028                 flags |= FOLL_GET;
1029
1030         pages_done = 0;
1031         lock_dropped = false;
1032         for (;;) {
1033                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1034                                        vmas, locked);
1035                 if (!locked)
1036                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1037                         return ret;
1038
1039                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1040                 if (!*locked) {
1041                         BUG_ON(ret < 0);
1042                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1043                 }
1044
1045                 if (ret > 0) {
1046                         nr_pages -= ret;
1047                         pages_done += ret;
1048                         if (!nr_pages)
1049                                 break;
1050                 }
1051                 if (*locked) {
1052                         /*
1053                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1054                          * FOLL_NOWAIT.
1055                          */
1056                         if (!pages_done)
1057                                 pages_done = ret;
1058                         break;
1059                 }
1060                 /*
1061                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1062                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1063                  */
1064                 if (likely(pages))
1065                         pages += ret;
1066                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1067
1068                 /*
1069                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1070                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1071                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1072                  */
1073                 *locked = 1;
1074                 lock_dropped = true;
1075                 down_read(&mm->mmap_sem);
1076                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1077                                        pages, NULL, NULL);
1078                 if (ret != 1) {
1079                         BUG_ON(ret > 1);
1080                         if (!pages_done)
1081                                 pages_done = ret;
1082                         break;
1083                 }
1084                 nr_pages--;
1085                 pages_done++;
1086                 if (!nr_pages)
1087                         break;
1088                 if (likely(pages))
1089                         pages++;
1090                 start += PAGE_SIZE;
1091         }
1092         if (lock_dropped && *locked) {
1093                 /*
1094                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1095                  * and so the critical section protected by it was lost.
1096                  */
1097                 up_read(&mm->mmap_sem);
1098                 *locked = 0;
1099         }
1100         return pages_done;
1101 }
1102
1103 /*
1104  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1105  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1106  *              NULL if faults are not to be recorded.
1107  * @mm:         mm_struct of target mm
1108  * @start:      starting user address
1109  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1110  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1111  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1112  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1113  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1114  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1115  *              Or NULL if the caller does not require them.
1116  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1117  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1118  *              utilised. Lock must initially be held.
1119  *
1120  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1121  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1122  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1123  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1124  * remain valid while mmap_sem is held.
1125  *
1126  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1127  *
1128  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1129  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1130  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1131  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1132  *
1133  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1134  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1135  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1136  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1137  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1138  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1139  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1140  * locks can't be held over the syscall boundary.
1141  *
1142  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1143  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1144  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1145  *
1146  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1147  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1148  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1149  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1150  * use the correct cache flushing APIs.
1151  *
1152  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1153  *
1154  * get_user_pages should be phased out in favor of
1155  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1156  * should use get_user_pages because it cannot pass
1157  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1158  */
1159 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1160                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1161                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1162                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1163 {
1164         /*
1165          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1166          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1167          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1168          * disallow this option for now.
1169          */
1170         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1171                 return -EINVAL;
1172
1173         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1174                                        locked,
1175                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1176 }
1177 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1178
1179 /**
1180  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1181  * @vma:   target vma
1182  * @start: start address
1183  * @end:   end address
1184  * @nonblocking:
1185  *
1186  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1187  *
1188  * return 0 on success, negative error code on error.
1189  *
1190  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1191  *
1192  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1193  * be unperturbed.
1194  *
1195  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1196  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1197  */
1198 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1199                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1200 {
1201         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1202         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1203         int gup_flags;
1204
1205         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1206         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1207         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1208         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1209         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1210
1211         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1212         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1213                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1214         /*
1215          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1216          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1217          * and we would not want to dirty them for nothing.
1218          */
1219         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1220                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1221
1222         /*
1223          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1224          * other than PROT_NONE.
1225          */
1226         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1227                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1228
1229         /*
1230          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1231          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1232          */
1233         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1234                                 NULL, NULL, nonblocking);
1235 }
1236
1237 /*
1238  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1239  *
1240  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1241  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1242  * mmap_sem must not be held.
1243  */
1244 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1245 {
1246         struct mm_struct *mm = current->mm;
1247         unsigned long end, nstart, nend;
1248         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1249         int locked = 0;
1250         long ret = 0;
1251
1252         end = start + len;
1253
1254         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1255                 /*
1256                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1257                  * Find first corresponding VMA.
1258                  */
1259                 if (!locked) {
1260                         locked = 1;
1261                         down_read(&mm->mmap_sem);
1262                         vma = find_vma(mm, nstart);
1263                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1264                         vma = vma->vm_next;
1265                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1266                         break;
1267                 /*
1268                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1269                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1270                  */
1271                 nend = min(end, vma->vm_end);
1272                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1273                         continue;
1274                 if (nstart < vma->vm_start)
1275                         nstart = vma->vm_start;
1276                 /*
1277                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1278                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1279                  * if the vma was already munlocked.
1280                  */
1281                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1282                 if (ret < 0) {
1283                         if (ignore_errors) {
1284                                 ret = 0;
1285                                 continue;       /* continue at next VMA */
1286                         }
1287                         break;
1288                 }
1289                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1290                 ret = 0;
1291         }
1292         if (locked)
1293                 up_read(&mm->mmap_sem);
1294         return ret;     /* 0 or negative error code */
1295 }
1296
1297 /**
1298  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1299  * @addr: user address
1300  *
1301  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1302  * to be freed afterwards by put_page().
1303  *
1304  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1305  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1306  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1307  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1308  *
1309  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1310  */
1311 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1312 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1313 {
1314         struct vm_area_struct *vma;
1315         struct page *page;
1316
1317         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1318                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1319                              NULL) < 1)
1320                 return NULL;
1321         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1322         return page;
1323 }
1324 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1325
1326 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1327 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1328 {
1329         long i;
1330         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1331
1332         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1333                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1334
1335                 if (vma == vma_prev)
1336                         continue;
1337
1338                 vma_prev = vma;
1339
1340                 if (vma_is_fsdax(vma))
1341                         return true;
1342         }
1343         return false;
1344 }
1345
1346 #ifdef CONFIG_CMA
1347 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1348 {
1349         /*
1350          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1351          * as the source page.
1352          */
1353         int nid = page_to_nid(page);
1354         /*
1355          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1356          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1357          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1358          * in some case these nodes will have really less non movable
1359          * allocation memory.
1360          */
1361         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1362
1363         if (PageHighMem(page))
1364                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1365
1366 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1367         if (PageHuge(page)) {
1368                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1369                 /*
1370                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1371                  * mostly be from the CMA region.
1372                  */
1373                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1374         }
1375 #endif
1376         if (PageTransHuge(page)) {
1377                 struct page *thp;
1378                 /*
1379                  * ignore allocation failure warnings
1380                  */
1381                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1382
1383                 /*
1384                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1385                  * CMA area again.
1386                  */
1387                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1388                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1389                 if (!thp)
1390                         return NULL;
1391                 prep_transhuge_page(thp);
1392                 return thp;
1393         }
1394
1395         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1396 }
1397
1398 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1399                                         struct mm_struct *mm,
1400                                         unsigned long start,
1401                                         unsigned long nr_pages,
1402                                         struct page **pages,
1403                                         struct vm_area_struct **vmas,
1404                                         unsigned int gup_flags)
1405 {
1406         long i;
1407         bool drain_allow = true;
1408         bool migrate_allow = true;
1409         LIST_HEAD(cma_page_list);
1410
1411 check_again:
1412         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1413                 /*
1414                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1415                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1416                  * of the CMA zone if possible.
1417                  */
1418                 if (is_migrate_cma_page(pages[i])) {
1419
1420                         struct page *head = compound_head(pages[i]);
1421
1422                         if (PageHuge(head)) {
1423                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1424                         } else {
1425                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1426                                         lru_add_drain_all();
1427                                         drain_allow = false;
1428                                 }
1429
1430                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1431                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1432                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1433                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1434                                                             page_is_file_cache(head),
1435                                                             hpage_nr_pages(head));
1436                                 }
1437                         }
1438                 }
1439         }
1440
1441         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1442                 /*
1443                  * drop the above get_user_pages reference.
1444                  */
1445                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1446                         put_page(pages[i]);
1447
1448                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1449                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1450                         /*
1451                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1452                          * without migration.
1453                          */
1454                         migrate_allow = false;
1455
1456                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1457                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1458                 }
1459                 /*
1460                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1461                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1462                  * earlier.
1463                  */
1464                 nr_pages = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1465                                                    pages, vmas, NULL,
1466                                                    gup_flags);
1467
1468                 if ((nr_pages > 0) && migrate_allow) {
1469                         drain_allow = true;
1470                         goto check_again;
1471                 }
1472         }
1473
1474         return nr_pages;
1475 }
1476 #else
1477 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1478                                         struct mm_struct *mm,
1479                                         unsigned long start,
1480                                         unsigned long nr_pages,
1481                                         struct page **pages,
1482                                         struct vm_area_struct **vmas,
1483                                         unsigned int gup_flags)
1484 {
1485         return nr_pages;
1486 }
1487 #endif
1488
1489 /*
1490  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1491  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1492  */
1493 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1494                                   struct mm_struct *mm,
1495                                   unsigned long start,
1496                                   unsigned long nr_pages,
1497                                   struct page **pages,
1498                                   struct vm_area_struct **vmas,
1499                                   unsigned int gup_flags)
1500 {
1501         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1502         unsigned long flags = 0;
1503         long rc, i;
1504
1505         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1506                 if (!pages)
1507                         return -EINVAL;
1508
1509                 if (!vmas_tmp) {
1510                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1511                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1512                                            GFP_KERNEL);
1513                         if (!vmas_tmp)
1514                                 return -ENOMEM;
1515                 }
1516                 flags = memalloc_nocma_save();
1517         }
1518
1519         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1520                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1521
1522         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1523                 memalloc_nocma_restore(flags);
1524                 if (rc < 0)
1525                         goto out;
1526
1527                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1528                         for (i = 0; i < rc; i++)
1529                                 put_page(pages[i]);
1530                         rc = -EOPNOTSUPP;
1531                         goto out;
1532                 }
1533
1534                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1535                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1536         }
1537
1538 out:
1539         if (vmas_tmp != vmas)
1540                 kfree(vmas_tmp);
1541         return rc;
1542 }
1543 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1544 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1545                                                   struct mm_struct *mm,
1546                                                   unsigned long start,
1547                                                   unsigned long nr_pages,
1548                                                   struct page **pages,
1549                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1550                                                   unsigned int flags)
1551 {
1552         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1553                                        NULL, flags);
1554 }
1555 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1556
1557 /*
1558  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1559  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1560  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1561  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1562  * FOLL_REMOTE in here.
1563  */
1564 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1565                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1566                 struct vm_area_struct **vmas)
1567 {
1568         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1569                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1570 }
1571 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1572
1573 /*
1574  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1575  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1576  * get_user_pages_unlocked().
1577  *
1578  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1579  *
1580  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1581  *      do_something()
1582  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1583  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1584  *
1585  *  to:
1586  *
1587  *      int locked = 1;
1588  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1589  *      do_something()
1590  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1591  *      if (locked)
1592  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1593  */
1594 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1595                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1596                            int *locked)
1597 {
1598         /*
1599          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1600          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1601          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1602          * disallow this option for now.
1603          */
1604         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1605                 return -EINVAL;
1606
1607         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1608                                        pages, NULL, locked,
1609                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1610 }
1611 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1612
1613 /*
1614  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1615  *
1616  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1617  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1618  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1619  *
1620  *  with:
1621  *
1622  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1623  *
1624  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1625  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1626  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1627  */
1628 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1629                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1630 {
1631         struct mm_struct *mm = current->mm;
1632         int locked = 1;
1633         long ret;
1634
1635         /*
1636          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1637          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1638          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1639          * disallow this option for now.
1640          */
1641         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1642                 return -EINVAL;
1643
1644         down_read(&mm->mmap_sem);
1645         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1646                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1647         if (locked)
1648                 up_read(&mm->mmap_sem);
1649         return ret;
1650 }
1651 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1652
1653 /*
1654  * Fast GUP
1655  *
1656  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1657  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1658  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1659  * block any THP splits.
1660  *
1661  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1662  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1663  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1664  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1665  *
1666  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1667  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1668  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1669  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1670  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1671  *
1672  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1673  * are currently made:
1674  *
1675  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1676  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1677  *
1678  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1679  *
1680  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1681  *
1682  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1683  *
1684  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1685  */
1686 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1687 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1688 /*
1689  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1690  *
1691  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1692  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1693  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1694  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1695  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1696  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1697  * that we are blocking by holding interrupts off.
1698  *
1699  * Setting ptes from not present to present goes:
1700  *
1701  *   ptep->pte_high = h;
1702  *   smp_wmb();
1703  *   ptep->pte_low = l;
1704  *
1705  * And present to not present goes:
1706  *
1707  *   ptep->pte_low = 0;
1708  *   smp_wmb();
1709  *   ptep->pte_high = 0;
1710  *
1711  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1712  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1713  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1714  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1715  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1716  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1717  * operates on present ptes we're safe.
1718  */
1719 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1720 {
1721         pte_t pte;
1722
1723         do {
1724                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1725                 smp_rmb();
1726                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1727                 smp_rmb();
1728         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1729
1730         return pte;
1731 }
1732 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1733 /*
1734  * We require that the PTE can be read atomically.
1735  */
1736 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1737 {
1738         return READ_ONCE(*ptep);
1739 }
1740 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1741
1742 static void undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start, struct page **pages)
1743 {
1744         while ((*nr) - nr_start) {
1745                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1746
1747                 ClearPageReferenced(page);
1748                 put_page(page);
1749         }
1750 }
1751
1752 /*
1753  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1754  * or NULL if that failed.
1755  */
1756 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1757 {
1758         struct page *head = compound_head(page);
1759         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1760                 return NULL;
1761         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1762                 return NULL;
1763         return head;
1764 }
1765
1766 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1767 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1768                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1769 {
1770         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1771         int nr_start = *nr, ret = 0;
1772         pte_t *ptep, *ptem;
1773
1774         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1775         do {
1776                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1777                 struct page *head, *page;
1778
1779                 /*
1780                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1781                  * path using the pte_protnone check.
1782                  */
1783                 if (pte_protnone(pte))
1784                         goto pte_unmap;
1785
1786                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1787                         goto pte_unmap;
1788
1789                 if (pte_devmap(pte)) {
1790                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1791                                 goto pte_unmap;
1792
1793                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1794                         if (unlikely(!pgmap)) {
1795                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1796                                 goto pte_unmap;
1797                         }
1798                 } else if (pte_special(pte))
1799                         goto pte_unmap;
1800
1801                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1802                 page = pte_page(pte);
1803
1804                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1805                 if (!head)
1806                         goto pte_unmap;
1807
1808                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1809                         put_page(head);
1810                         goto pte_unmap;
1811                 }
1812
1813                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1814
1815                 SetPageReferenced(page);
1816                 pages[*nr] = page;
1817                 (*nr)++;
1818
1819         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1820
1821         ret = 1;
1822
1823 pte_unmap:
1824         if (pgmap)
1825                 put_dev_pagemap(pgmap);
1826         pte_unmap(ptem);
1827         return ret;
1828 }
1829 #else
1830
1831 /*
1832  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1833  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1834  * to be special.
1835  *
1836  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1837  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1838  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1839  */
1840 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1841                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1842 {
1843         return 0;
1844 }
1845 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1846
1847 #if defined(__HAVE_ARCH_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1848 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1849                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1850 {
1851         int nr_start = *nr;
1852         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1853
1854         do {
1855                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1856
1857                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1858                 if (unlikely(!pgmap)) {
1859                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1860                         return 0;
1861                 }
1862                 SetPageReferenced(page);
1863                 pages[*nr] = page;
1864                 get_page(page);
1865                 (*nr)++;
1866                 pfn++;
1867         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1868
1869         if (pgmap)
1870                 put_dev_pagemap(pgmap);
1871         return 1;
1872 }
1873
1874 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1875                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1876 {
1877         unsigned long fault_pfn;
1878         int nr_start = *nr;
1879
1880         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1881         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1882                 return 0;
1883
1884         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1885                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1886                 return 0;
1887         }
1888         return 1;
1889 }
1890
1891 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1892                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1893 {
1894         unsigned long fault_pfn;
1895         int nr_start = *nr;
1896
1897         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1898         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1899                 return 0;
1900
1901         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1902                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1903                 return 0;
1904         }
1905         return 1;
1906 }
1907 #else
1908 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1909                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1910 {
1911         BUILD_BUG();
1912         return 0;
1913 }
1914
1915 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1916                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1917 {
1918         BUILD_BUG();
1919         return 0;
1920 }
1921 #endif
1922
1923 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1924                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1925 {
1926         struct page *head, *page;
1927         int refs;
1928
1929         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
1930                 return 0;
1931
1932         if (pmd_devmap(orig)) {
1933                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1934                         return 0;
1935                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
1936         }
1937
1938         refs = 0;
1939         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1940         do {
1941                 pages[*nr] = page;
1942                 (*nr)++;
1943                 page++;
1944                 refs++;
1945         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1946
1947         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
1948         if (!head) {
1949                 *nr -= refs;
1950                 return 0;
1951         }
1952
1953         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1954                 *nr -= refs;
1955                 while (refs--)
1956                         put_page(head);
1957                 return 0;
1958         }
1959
1960         SetPageReferenced(head);
1961         return 1;
1962 }
1963
1964 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1965                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1966 {
1967         struct page *head, *page;
1968         int refs;
1969
1970         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
1971                 return 0;
1972
1973         if (pud_devmap(orig)) {
1974                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1975                         return 0;
1976                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
1977         }
1978
1979         refs = 0;
1980         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1981         do {
1982                 pages[*nr] = page;
1983                 (*nr)++;
1984                 page++;
1985                 refs++;
1986         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1987
1988         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
1989         if (!head) {
1990                 *nr -= refs;
1991                 return 0;
1992         }
1993
1994         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1995                 *nr -= refs;
1996                 while (refs--)
1997                         put_page(head);
1998                 return 0;
1999         }
2000
2001         SetPageReferenced(head);
2002         return 1;
2003 }
2004
2005 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2006                         unsigned long end, unsigned int flags,
2007                         struct page **pages, int *nr)
2008 {
2009         int refs;
2010         struct page *head, *page;
2011
2012         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2013                 return 0;
2014
2015         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2016         refs = 0;
2017         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2018         do {
2019                 pages[*nr] = page;
2020                 (*nr)++;
2021                 page++;
2022                 refs++;
2023         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2024
2025         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2026         if (!head) {
2027                 *nr -= refs;
2028                 return 0;
2029         }
2030
2031         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2032                 *nr -= refs;
2033                 while (refs--)
2034                         put_page(head);
2035                 return 0;
2036         }
2037
2038         SetPageReferenced(head);
2039         return 1;
2040 }
2041
2042 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2043                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2044 {
2045         unsigned long next;
2046         pmd_t *pmdp;
2047
2048         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2049         do {
2050                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2051
2052                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2053                 if (!pmd_present(pmd))
2054                         return 0;
2055
2056                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2057                              pmd_devmap(pmd))) {
2058                         /*
2059                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2060                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2061                          * can be serialised against THP migration.
2062                          */
2063                         if (pmd_protnone(pmd))
2064                                 return 0;
2065
2066                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2067                                 pages, nr))
2068                                 return 0;
2069
2070                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2071                         /*
2072                          * architecture have different format for hugetlbfs
2073                          * pmd format and THP pmd format
2074                          */
2075                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2076                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2077                                 return 0;
2078                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2079                         return 0;
2080         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2081
2082         return 1;
2083 }
2084
2085 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2086                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2087 {
2088         unsigned long next;
2089         pud_t *pudp;
2090
2091         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2092         do {
2093                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2094
2095                 next = pud_addr_end(addr, end);
2096                 if (pud_none(pud))
2097                         return 0;
2098                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2099                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2100                                           pages, nr))
2101                                 return 0;
2102                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2103                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2104                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2105                                 return 0;
2106                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2107                         return 0;
2108         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2109
2110         return 1;
2111 }
2112
2113 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2114                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2115 {
2116         unsigned long next;
2117         p4d_t *p4dp;
2118
2119         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2120         do {
2121                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2122
2123                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2124                 if (p4d_none(p4d))
2125                         return 0;
2126                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2127                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2128                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2129                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2130                                 return 0;
2131                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2132                         return 0;
2133         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2134
2135         return 1;
2136 }
2137
2138 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2139                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2140 {
2141         unsigned long next;
2142         pgd_t *pgdp;
2143
2144         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2145         do {
2146                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2147
2148                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2149                 if (pgd_none(pgd))
2150                         return;
2151                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2152                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2153                                           pages, nr))
2154                                 return;
2155                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2156                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2157                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2158                                 return;
2159                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2160                         return;
2161         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2162 }
2163
2164 #ifndef gup_fast_permitted
2165 /*
2166  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2167  * we need to fall back to the slow version:
2168  */
2169 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2170 {
2171         return true;
2172 }
2173 #endif
2174
2175 /*
2176  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2177  * the regular GUP.
2178  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2179  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2180  */
2181 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2182                           struct page **pages)
2183 {
2184         unsigned long len, end;
2185         unsigned long flags;
2186         int nr = 0;
2187
2188         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2189         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2190         end = start + len;
2191
2192         if (end <= start)
2193                 return 0;
2194         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2195                 return 0;
2196
2197         /*
2198          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2199          * interrupts disabled by get_futex_key.
2200          *
2201          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2202          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2203          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2204          *
2205          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2206          * block IPIs that come from THPs splitting.
2207          */
2208
2209         if (gup_fast_permitted(start, end)) {
2210                 local_irq_save(flags);
2211                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2212                 local_irq_restore(flags);
2213         }
2214
2215         return nr;
2216 }
2217
2218 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2219                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2220 {
2221         int ret;
2222
2223         /*
2224          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2225          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2226          */
2227         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2228                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2229                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2230                                             start, nr_pages,
2231                                             pages, NULL, gup_flags);
2232                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2233         } else {
2234                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2235                                               pages, gup_flags);
2236         }
2237
2238         return ret;
2239 }
2240
2241 /**
2242  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2243  * @start:      starting user address
2244  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2245  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2246  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2247  *              Should be at least nr_pages long.
2248  *
2249  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2250  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2251  * calling get_user_pages().
2252  *
2253  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2254  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2255  * were pinned, returns -errno.
2256  */
2257 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2258                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2259 {
2260         unsigned long addr, len, end;
2261         int nr = 0, ret = 0;
2262
2263         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2264         addr = start;
2265         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2266         end = start + len;
2267
2268         if (end <= start)
2269                 return 0;
2270         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2271                 return -EFAULT;
2272
2273         if (gup_fast_permitted(start, end)) {
2274                 local_irq_disable();
2275                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr);
2276                 local_irq_enable();
2277                 ret = nr;
2278         }
2279
2280         if (nr < nr_pages) {
2281                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2282                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2283                 pages += nr;
2284
2285                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2286                                               gup_flags, pages);
2287
2288                 /* Have to be a bit careful with return values */
2289                 if (nr > 0) {
2290                         if (ret < 0)
2291                                 ret = nr;
2292                         else
2293                                 ret += nr;
2294                 }
2295         }
2296
2297         return ret;
2298 }
2299
2300 #endif /* CONFIG_HAVE_GENERIC_GUP */