Merge tag 'arm-dt-6.0' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/soc/soc
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
33                                              unsigned long npages)
34 {
35         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
36                 return;
37
38         /*
39          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
40          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
41          * stick around until the page is freed.
42          *
43          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
44          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
45          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
46          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
47          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
48          * neither is the case, there is certainly something wrong.
49          */
50         for (; npages; npages--, pages++) {
51                 struct page *page = *pages;
52                 struct folio *folio = page_folio(page);
53
54                 if (!folio_test_anon(folio))
55                         continue;
56                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
57                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
58                 else
59                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
60                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
61                                        !PageAnonExclusive(page), page);
62         }
63 }
64
65 /*
66  * Return the folio with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct folio *folio;
72
73 retry:
74         folio = page_folio(page);
75         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
76                 return NULL;
77         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
78                 return NULL;
79
80         /*
81          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
82          * could be that between calling page_folio() and the refcount
83          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
84          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
85          * we were given anymore.
86          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
87          * belongs to this folio.
88          */
89         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
90                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
91                         folio_put_refs(folio, refs);
92                 goto retry;
93         }
94
95         return folio;
96 }
97
98 /**
99  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
100  * @page:  pointer to page to be grabbed
101  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
102  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
103  *
104  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
105  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
106  *
107  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
108  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
109  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
110  *
111  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
112  *
113  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
114  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
115  *
116  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
117  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
120  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
121  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
122  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
123  */
124 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
125 {
126         if (flags & FOLL_GET)
127                 return try_get_folio(page, refs);
128         else if (flags & FOLL_PIN) {
129                 struct folio *folio;
130
131                 /*
132                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
133                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
134                  * path.
135                  */
136                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
137                              !is_pinnable_page(page)))
138                         return NULL;
139
140                 /*
141                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
142                  * point, the result won't be stable.
143                  */
144                 folio = try_get_folio(page, refs);
145                 if (!folio)
146                         return NULL;
147
148                 /*
149                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
150                  *
151                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
152                  * refcount field at least once, so that the folio really
153                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
154                  * try_get_folio() is left intact.
155                  */
156                 if (folio_test_large(folio))
157                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
158                 else
159                         folio_ref_add(folio,
160                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
161                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
162
163                 return folio;
164         }
165
166         WARN_ON_ONCE(1);
167         return NULL;
168 }
169
170 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
171 {
172         if (flags & FOLL_PIN) {
173                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
174                 if (folio_test_large(folio))
175                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
176                 else
177                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
178         }
179
180         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
181                 folio_put_refs(folio, refs);
182 }
183
184 /**
185  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
186  * @page:    pointer to page to be grabbed
187  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
188  *
189  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
190  *
191  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
192  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
193  *
194  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
195  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
196  * "refs=1".
197  *
198  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
199  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
200  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
201  */
202 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
203 {
204         struct folio *folio = page_folio(page);
205
206         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
207         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
208                 return false;
209
210         if (flags & FOLL_GET)
211                 folio_ref_inc(folio);
212         else if (flags & FOLL_PIN) {
213                 /*
214                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
215                  * increment the normal page refcount field at least once,
216                  * so that the page really is pinned.
217                  */
218                 if (folio_test_large(folio)) {
219                         folio_ref_add(folio, 1);
220                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
221                 } else {
222                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
223                 }
224
225                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
226         }
227
228         return true;
229 }
230
231 /**
232  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
233  * @page:            pointer to page to be released
234  *
235  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
236  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
237  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
238  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
239  */
240 void unpin_user_page(struct page *page)
241 {
242         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
243         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
244 }
245 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
246
247 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
248                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
249 {
250         struct page *next = nth_page(start, i);
251         struct folio *folio = page_folio(next);
252         unsigned int nr = 1;
253
254         if (folio_test_large(folio))
255                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
256                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
257
258         *ntails = nr;
259         return folio;
260 }
261
262 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
263                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
264 {
265         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
266         unsigned int nr;
267
268         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
269                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
270                         break;
271         }
272
273         *ntails = nr - i;
274         return folio;
275 }
276
277 /**
278  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
279  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
280  * @npages: number of pages in the @pages array.
281  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
282  *
283  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
284  * variants called on that page.
285  *
286  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
287  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
288  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
289  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
290  *
291  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
292  *
293  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
294  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
295  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
296  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
297  *
298  */
299 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
300                                  bool make_dirty)
301 {
302         unsigned long i;
303         struct folio *folio;
304         unsigned int nr;
305
306         if (!make_dirty) {
307                 unpin_user_pages(pages, npages);
308                 return;
309         }
310
311         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
312         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
313                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
314                 /*
315                  * Checking PageDirty at this point may race with
316                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
317                  * cases:
318                  *
319                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
320                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
321                  * because clear_page_dirty_for_io() called
322                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
323                  * However, now the page is going to get written back,
324                  * which meets the original intention of setting it
325                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
326                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
327                  * back.
328                  *
329                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
330                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
331                  * written back, so it gets written back again in the
332                  * next writeback cycle. This is harmless.
333                  */
334                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
335                         folio_lock(folio);
336                         folio_mark_dirty(folio);
337                         folio_unlock(folio);
338                 }
339                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
340         }
341 }
342 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
343
344 /**
345  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
346  * gup-pinned page range
347  *
348  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
349  * @npages: number of consecutive pages to release.
350  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
351  *
352  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
353  * pin_user_pages() variants called on that page.
354  *
355  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
356  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
357  * page range was previously listed as clean.
358  *
359  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
360  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
361  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
362  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
363  *
364  */
365 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
366                                       bool make_dirty)
367 {
368         unsigned long i;
369         struct folio *folio;
370         unsigned int nr;
371
372         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
373                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
374                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
375                         folio_lock(folio);
376                         folio_mark_dirty(folio);
377                         folio_unlock(folio);
378                 }
379                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
380         }
381 }
382 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
383
384 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
385 {
386         unsigned long i;
387         struct folio *folio;
388         unsigned int nr;
389
390         /*
391          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
392          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
393          * which is why we're unpinning after all.
394          */
395         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
396                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
397                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
398         }
399 }
400
401 /**
402  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
403  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
404  * @npages: number of pages in the @pages array.
405  *
406  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
407  *
408  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
409  */
410 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
411 {
412         unsigned long i;
413         struct folio *folio;
414         unsigned int nr;
415
416         /*
417          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
418          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
419          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
420          */
421         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
422                 return;
423
424         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
425         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
426                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
427                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
428         }
429 }
430 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
431
432 /*
433  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
434  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
435  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
436  */
437 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
438 {
439         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
440                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
441 }
442
443 #ifdef CONFIG_MMU
444 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
445                 unsigned int flags)
446 {
447         /*
448          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
449          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
450          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
451          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
452          * But we can only make this optimization where a hole would surely
453          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
454          */
455         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
456                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
457                 return ERR_PTR(-EFAULT);
458         return NULL;
459 }
460
461 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
462                 pte_t *pte, unsigned int flags)
463 {
464         if (flags & FOLL_TOUCH) {
465                 pte_t entry = *pte;
466
467                 if (flags & FOLL_WRITE)
468                         entry = pte_mkdirty(entry);
469                 entry = pte_mkyoung(entry);
470
471                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
472                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
473                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
474                 }
475         }
476
477         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
478         return -EEXIST;
479 }
480
481 /*
482  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
483  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
484  */
485 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
486 {
487         return pte_write(pte) ||
488                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
489 }
490
491 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
492                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
493                 struct dev_pagemap **pgmap)
494 {
495         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
496         struct page *page;
497         spinlock_t *ptl;
498         pte_t *ptep, pte;
499         int ret;
500
501         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
502         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
503                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
504                 return ERR_PTR(-EINVAL);
505 retry:
506         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
507                 return no_page_table(vma, flags);
508
509         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
510         pte = *ptep;
511         if (!pte_present(pte)) {
512                 swp_entry_t entry;
513                 /*
514                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
515                  * even while it is being migrated, so for that case we
516                  * need migration_entry_wait().
517                  */
518                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
519                         goto no_page;
520                 if (pte_none(pte))
521                         goto no_page;
522                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
523                 if (!is_migration_entry(entry))
524                         goto no_page;
525                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
526                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
527                 goto retry;
528         }
529         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
530                 goto no_page;
531         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
532                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
533                 return NULL;
534         }
535
536         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
537         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
538                 /*
539                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
540                  * case since they are only valid while holding the pgmap
541                  * reference.
542                  */
543                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
544                 if (*pgmap)
545                         page = pte_page(pte);
546                 else
547                         goto no_page;
548         } else if (unlikely(!page)) {
549                 if (flags & FOLL_DUMP) {
550                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
551                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
552                         goto out;
553                 }
554
555                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
556                         page = pte_page(pte);
557                 } else {
558                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
559                         page = ERR_PTR(ret);
560                         goto out;
561                 }
562         }
563
564         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
565                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
566                 goto out;
567         }
568
569         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
570                        !PageAnonExclusive(page), page);
571
572         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
573         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
574                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
575                 goto out;
576         }
577         /*
578          * We need to make the page accessible if and only if we are going
579          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
580          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
581          */
582         if (flags & FOLL_PIN) {
583                 ret = arch_make_page_accessible(page);
584                 if (ret) {
585                         unpin_user_page(page);
586                         page = ERR_PTR(ret);
587                         goto out;
588                 }
589         }
590         if (flags & FOLL_TOUCH) {
591                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
592                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
593                         set_page_dirty(page);
594                 /*
595                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
596                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
597                  * mark_page_accessed().
598                  */
599                 mark_page_accessed(page);
600         }
601 out:
602         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
603         return page;
604 no_page:
605         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
606         if (!pte_none(pte))
607                 return NULL;
608         return no_page_table(vma, flags);
609 }
610
611 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
612                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
613                                     unsigned int flags,
614                                     struct follow_page_context *ctx)
615 {
616         pmd_t *pmd, pmdval;
617         spinlock_t *ptl;
618         struct page *page;
619         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
620
621         pmd = pmd_offset(pudp, address);
622         /*
623          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
624          * on the stack so that it will stop changing under the code.
625          */
626         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
627         if (pmd_none(pmdval))
628                 return no_page_table(vma, flags);
629         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
630                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
631                 if (page)
632                         return page;
633                 return no_page_table(vma, flags);
634         }
635         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
636                 page = follow_huge_pd(vma, address,
637                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
638                                       PMD_SHIFT);
639                 if (page)
640                         return page;
641                 return no_page_table(vma, flags);
642         }
643 retry:
644         if (!pmd_present(pmdval)) {
645                 /*
646                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
647                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
648                  */
649                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
650                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
651
652                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
653                         return no_page_table(vma, flags);
654
655                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
656                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
657                 /*
658                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
659                  * mmap_lock is held in read mode
660                  */
661                 if (pmd_none(pmdval))
662                         return no_page_table(vma, flags);
663                 goto retry;
664         }
665         if (pmd_devmap(pmdval)) {
666                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
667                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
668                 spin_unlock(ptl);
669                 if (page)
670                         return page;
671         }
672         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
673                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
674
675         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
676                 return no_page_table(vma, flags);
677
678 retry_locked:
679         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
680         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
681                 spin_unlock(ptl);
682                 return no_page_table(vma, flags);
683         }
684         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
685                 spin_unlock(ptl);
686                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
687                         return no_page_table(vma, flags);
688                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
689                 goto retry_locked;
690         }
691         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
692                 spin_unlock(ptl);
693                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
694         }
695         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
696                 int ret;
697                 page = pmd_page(*pmd);
698                 if (is_huge_zero_page(page)) {
699                         spin_unlock(ptl);
700                         ret = 0;
701                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
702                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
703                                 ret = -EBUSY;
704                 } else {
705                         spin_unlock(ptl);
706                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
707                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
708                 }
709
710                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
711                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
712         }
713         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
714         spin_unlock(ptl);
715         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
716         return page;
717 }
718
719 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
720                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
721                                     unsigned int flags,
722                                     struct follow_page_context *ctx)
723 {
724         pud_t *pud;
725         spinlock_t *ptl;
726         struct page *page;
727         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
728
729         pud = pud_offset(p4dp, address);
730         if (pud_none(*pud))
731                 return no_page_table(vma, flags);
732         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
733                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
734                 if (page)
735                         return page;
736                 return no_page_table(vma, flags);
737         }
738         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
739                 page = follow_huge_pd(vma, address,
740                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
741                                       PUD_SHIFT);
742                 if (page)
743                         return page;
744                 return no_page_table(vma, flags);
745         }
746         if (pud_devmap(*pud)) {
747                 ptl = pud_lock(mm, pud);
748                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
749                 spin_unlock(ptl);
750                 if (page)
751                         return page;
752         }
753         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
754                 return no_page_table(vma, flags);
755
756         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
757 }
758
759 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
760                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
761                                     unsigned int flags,
762                                     struct follow_page_context *ctx)
763 {
764         p4d_t *p4d;
765         struct page *page;
766
767         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
768         if (p4d_none(*p4d))
769                 return no_page_table(vma, flags);
770         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
771         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
772                 return no_page_table(vma, flags);
773
774         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
775                 page = follow_huge_pd(vma, address,
776                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
777                                       P4D_SHIFT);
778                 if (page)
779                         return page;
780                 return no_page_table(vma, flags);
781         }
782         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
783 }
784
785 /**
786  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
787  * @vma: vm_area_struct mapping @address
788  * @address: virtual address to look up
789  * @flags: flags modifying lookup behaviour
790  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
791  *       pointer to output page_mask
792  *
793  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
794  *
795  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
796  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
797  *
798  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
799  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
800  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
801  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
802  *
803  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
804  *
805  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
806  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
807  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
808  */
809 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
810                               unsigned long address, unsigned int flags,
811                               struct follow_page_context *ctx)
812 {
813         pgd_t *pgd;
814         struct page *page;
815         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
816
817         ctx->page_mask = 0;
818
819         /* make this handle hugepd */
820         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
821         if (!IS_ERR(page)) {
822                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
823                 return page;
824         }
825
826         pgd = pgd_offset(mm, address);
827
828         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
829                 return no_page_table(vma, flags);
830
831         if (pgd_huge(*pgd)) {
832                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
833                 if (page)
834                         return page;
835                 return no_page_table(vma, flags);
836         }
837         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
838                 page = follow_huge_pd(vma, address,
839                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
840                                       PGDIR_SHIFT);
841                 if (page)
842                         return page;
843                 return no_page_table(vma, flags);
844         }
845
846         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
847 }
848
849 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
850                          unsigned int foll_flags)
851 {
852         struct follow_page_context ctx = { NULL };
853         struct page *page;
854
855         if (vma_is_secretmem(vma))
856                 return NULL;
857
858         if (foll_flags & FOLL_PIN)
859                 return NULL;
860
861         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
862         if (ctx.pgmap)
863                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
864         return page;
865 }
866
867 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
868                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
869                 struct page **page)
870 {
871         pgd_t *pgd;
872         p4d_t *p4d;
873         pud_t *pud;
874         pmd_t *pmd;
875         pte_t *pte;
876         int ret = -EFAULT;
877
878         /* user gate pages are read-only */
879         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
880                 return -EFAULT;
881         if (address > TASK_SIZE)
882                 pgd = pgd_offset_k(address);
883         else
884                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
885         if (pgd_none(*pgd))
886                 return -EFAULT;
887         p4d = p4d_offset(pgd, address);
888         if (p4d_none(*p4d))
889                 return -EFAULT;
890         pud = pud_offset(p4d, address);
891         if (pud_none(*pud))
892                 return -EFAULT;
893         pmd = pmd_offset(pud, address);
894         if (!pmd_present(*pmd))
895                 return -EFAULT;
896         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
897         pte = pte_offset_map(pmd, address);
898         if (pte_none(*pte))
899                 goto unmap;
900         *vma = get_gate_vma(mm);
901         if (!page)
902                 goto out;
903         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
904         if (!*page) {
905                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
906                         goto unmap;
907                 *page = pte_page(*pte);
908         }
909         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
910                 ret = -ENOMEM;
911                 goto unmap;
912         }
913 out:
914         ret = 0;
915 unmap:
916         pte_unmap(pte);
917         return ret;
918 }
919
920 /*
921  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
922  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
923  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
924  */
925 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
926                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
927                 int *locked)
928 {
929         unsigned int fault_flags = 0;
930         vm_fault_t ret;
931
932         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
933                 return -EFAULT;
934         if (*flags & FOLL_WRITE)
935                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
936         if (*flags & FOLL_REMOTE)
937                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
938         if (locked)
939                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
940         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
941                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
942         if (*flags & FOLL_TRIED) {
943                 /*
944                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
945                  * can co-exist
946                  */
947                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
948         }
949         if (unshare) {
950                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
951                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
952                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
953         }
954
955         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
956         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
957                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
958
959                 if (err)
960                         return err;
961                 BUG();
962         }
963
964         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
965                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
966                         *locked = 0;
967                 return -EBUSY;
968         }
969
970         /*
971          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
972          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
973          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
974          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
975          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
976          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
977          * reCOWed by userspace write).
978          */
979         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
980                 *flags |= FOLL_COW;
981         return 0;
982 }
983
984 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
985 {
986         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
987         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
988         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
989
990         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
991                 return -EFAULT;
992
993         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
994                 return -EFAULT;
995
996         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
997                 return -EOPNOTSUPP;
998
999         if (vma_is_secretmem(vma))
1000                 return -EFAULT;
1001
1002         if (write) {
1003                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
1004                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1005                                 return -EFAULT;
1006                         /*
1007                          * We used to let the write,force case do COW in a
1008                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1009                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1010                          * executable, without corrupting the file (yet only
1011                          * when that file had been opened for writing!).
1012                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1013                          * just reject it.
1014                          */
1015                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1016                                 return -EFAULT;
1017                 }
1018         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1019                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1020                         return -EFAULT;
1021                 /*
1022                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1023                  * have VM_MAYREAD set?
1024                  */
1025                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1026                         return -EFAULT;
1027         }
1028         /*
1029          * gups are always data accesses, not instruction
1030          * fetches, so execute=false here
1031          */
1032         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1033                 return -EFAULT;
1034         return 0;
1035 }
1036
1037 /**
1038  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1039  * @mm:         mm_struct of target mm
1040  * @start:      starting user address
1041  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1042  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1043  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1044  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1045  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1046  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1047  *              Or NULL if the caller does not require them.
1048  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1049  *
1050  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1051  * number requested), or an error. Details about the return value:
1052  *
1053  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1054  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1055  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1056  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1057  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1058  *
1059  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1060  *
1061  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1062  *
1063  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1064  *
1065  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1066  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1067  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1068  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1069  *
1070  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1071  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1072  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1073  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1074  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1075  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1076  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1077  * locks can't be held over the syscall boundary.
1078  *
1079  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1080  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1081  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1082  * before put_page is called.
1083  *
1084  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1085  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1086  * have FOLL_NOWAIT.
1087  *
1088  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1089  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1090  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1091  * reading or writing and will not be released.
1092  *
1093  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1094  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1095  * you need some special @gup_flags.
1096  */
1097 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1098                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1099                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1100                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1101 {
1102         long ret = 0, i = 0;
1103         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1104         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1105
1106         if (!nr_pages)
1107                 return 0;
1108
1109         start = untagged_addr(start);
1110
1111         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1112
1113         /*
1114          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1115          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1116          * using the address space
1117          */
1118         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1119                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1120
1121         do {
1122                 struct page *page;
1123                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1124                 unsigned int page_increm;
1125
1126                 /* first iteration or cross vma bound */
1127                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1128                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1129                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1130                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1131                                                 gup_flags, &vma,
1132                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1133                                 if (ret)
1134                                         goto out;
1135                                 ctx.page_mask = 0;
1136                                 goto next_page;
1137                         }
1138
1139                         if (!vma) {
1140                                 ret = -EFAULT;
1141                                 goto out;
1142                         }
1143                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1144                         if (ret)
1145                                 goto out;
1146
1147                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1148                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1149                                                 &start, &nr_pages, i,
1150                                                 gup_flags, locked);
1151                                 if (locked && *locked == 0) {
1152                                         /*
1153                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1154                                          * and we've lost mmap_lock.
1155                                          * We must stop here.
1156                                          */
1157                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1158                                         goto out;
1159                                 }
1160                                 continue;
1161                         }
1162                 }
1163 retry:
1164                 /*
1165                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1166                  * potentially allocating memory.
1167                  */
1168                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1169                         ret = -EINTR;
1170                         goto out;
1171                 }
1172                 cond_resched();
1173
1174                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1175                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1176                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1177                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1178                         switch (ret) {
1179                         case 0:
1180                                 goto retry;
1181                         case -EBUSY:
1182                                 ret = 0;
1183                                 fallthrough;
1184                         case -EFAULT:
1185                         case -ENOMEM:
1186                         case -EHWPOISON:
1187                                 goto out;
1188                         }
1189                         BUG();
1190                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1191                         /*
1192                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1193                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1194                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1195                          * for this page.
1196                          */
1197                         if (pages) {
1198                                 ret = PTR_ERR(page);
1199                                 goto out;
1200                         }
1201
1202                         goto next_page;
1203                 } else if (IS_ERR(page)) {
1204                         ret = PTR_ERR(page);
1205                         goto out;
1206                 }
1207                 if (pages) {
1208                         pages[i] = page;
1209                         flush_anon_page(vma, page, start);
1210                         flush_dcache_page(page);
1211                         ctx.page_mask = 0;
1212                 }
1213 next_page:
1214                 if (vmas) {
1215                         vmas[i] = vma;
1216                         ctx.page_mask = 0;
1217                 }
1218                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1219                 if (page_increm > nr_pages)
1220                         page_increm = nr_pages;
1221                 i += page_increm;
1222                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1223                 nr_pages -= page_increm;
1224         } while (nr_pages);
1225 out:
1226         if (ctx.pgmap)
1227                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1228         return i ? i : ret;
1229 }
1230
1231 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1232                               unsigned int fault_flags)
1233 {
1234         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1235         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1236         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1237
1238         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1239                 return false;
1240
1241         /*
1242          * The architecture might have a hardware protection
1243          * mechanism other than read/write that can deny access.
1244          *
1245          * gup always represents data access, not instruction
1246          * fetches, so execute=false here:
1247          */
1248         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1249                 return false;
1250
1251         return true;
1252 }
1253
1254 /**
1255  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1256  * @mm:         mm_struct of target mm
1257  * @address:    user address
1258  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1259  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1260  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1261  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1262  *
1263  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1264  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1265  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1266  * trying again.
1267  *
1268  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1269  *
1270  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1271  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1272  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1273  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1274  *
1275  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1276  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1277  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1278  * succeed.
1279  *
1280  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1281  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1282  */
1283 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1284                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1285                      bool *unlocked)
1286 {
1287         struct vm_area_struct *vma;
1288         vm_fault_t ret;
1289
1290         address = untagged_addr(address);
1291
1292         if (unlocked)
1293                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1294
1295 retry:
1296         vma = find_extend_vma(mm, address);
1297         if (!vma || address < vma->vm_start)
1298                 return -EFAULT;
1299
1300         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1301                 return -EFAULT;
1302
1303         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1304             fatal_signal_pending(current))
1305                 return -EINTR;
1306
1307         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1308         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1309                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1310
1311                 if (err)
1312                         return err;
1313                 BUG();
1314         }
1315
1316         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1317                 mmap_read_lock(mm);
1318                 *unlocked = true;
1319                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1320                 goto retry;
1321         }
1322
1323         return 0;
1324 }
1325 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1326
1327 /*
1328  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1329  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1330  */
1331 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1332                                                 unsigned long start,
1333                                                 unsigned long nr_pages,
1334                                                 struct page **pages,
1335                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1336                                                 int *locked,
1337                                                 unsigned int flags)
1338 {
1339         long ret, pages_done;
1340         bool lock_dropped;
1341
1342         if (locked) {
1343                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1344                 BUG_ON(vmas);
1345                 /* check caller initialized locked */
1346                 BUG_ON(*locked != 1);
1347         }
1348
1349         if (flags & FOLL_PIN)
1350                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1351
1352         /*
1353          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1354          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1355          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1356          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1357          *
1358          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1359          * that here, as any failures will be obvious enough.
1360          */
1361         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1362                 flags |= FOLL_GET;
1363
1364         pages_done = 0;
1365         lock_dropped = false;
1366         for (;;) {
1367                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1368                                        vmas, locked);
1369                 if (!locked)
1370                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1371                         return ret;
1372
1373                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1374                 if (!*locked) {
1375                         BUG_ON(ret < 0);
1376                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1377                 }
1378
1379                 if (ret > 0) {
1380                         nr_pages -= ret;
1381                         pages_done += ret;
1382                         if (!nr_pages)
1383                                 break;
1384                 }
1385                 if (*locked) {
1386                         /*
1387                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1388                          * FOLL_NOWAIT.
1389                          */
1390                         if (!pages_done)
1391                                 pages_done = ret;
1392                         break;
1393                 }
1394                 /*
1395                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1396                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1397                  */
1398                 if (likely(pages))
1399                         pages += ret;
1400                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1401                 lock_dropped = true;
1402
1403 retry:
1404                 /*
1405                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1406                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1407                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1408                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1409                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1410                  */
1411
1412                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1413                         if (!pages_done)
1414                                 pages_done = -EINTR;
1415                         break;
1416                 }
1417
1418                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1419                 if (ret) {
1420                         BUG_ON(ret > 0);
1421                         if (!pages_done)
1422                                 pages_done = ret;
1423                         break;
1424                 }
1425
1426                 *locked = 1;
1427                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1428                                        pages, NULL, locked);
1429                 if (!*locked) {
1430                         /* Continue to retry until we succeeded */
1431                         BUG_ON(ret != 0);
1432                         goto retry;
1433                 }
1434                 if (ret != 1) {
1435                         BUG_ON(ret > 1);
1436                         if (!pages_done)
1437                                 pages_done = ret;
1438                         break;
1439                 }
1440                 nr_pages--;
1441                 pages_done++;
1442                 if (!nr_pages)
1443                         break;
1444                 if (likely(pages))
1445                         pages++;
1446                 start += PAGE_SIZE;
1447         }
1448         if (lock_dropped && *locked) {
1449                 /*
1450                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1451                  * and so the critical section protected by it was lost.
1452                  */
1453                 mmap_read_unlock(mm);
1454                 *locked = 0;
1455         }
1456         return pages_done;
1457 }
1458
1459 /**
1460  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1461  * @vma:   target vma
1462  * @start: start address
1463  * @end:   end address
1464  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1465  *
1466  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1467  *
1468  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1469  * code on error.
1470  *
1471  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1472  *
1473  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1474  * be unperturbed.
1475  *
1476  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1477  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1478  */
1479 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1480                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1481 {
1482         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1483         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1484         int gup_flags;
1485         long ret;
1486
1487         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1488         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1489         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1490         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1491         mmap_assert_locked(mm);
1492
1493         /*
1494          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1495          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1496          */
1497         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1498                 return nr_pages;
1499
1500         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1501         /*
1502          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1503          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1504          * and we would not want to dirty them for nothing.
1505          */
1506         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1507                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1508
1509         /*
1510          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1511          * other than PROT_NONE.
1512          */
1513         if (vma_is_accessible(vma))
1514                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1515
1516         /*
1517          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1518          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1519          */
1520         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1521                                 NULL, NULL, locked);
1522         lru_add_drain();
1523         return ret;
1524 }
1525
1526 /*
1527  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1528  *                            given VMA range readable/writable
1529  *
1530  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1531  *
1532  * @vma: target vma
1533  * @start: start address
1534  * @end: end address
1535  * @write: whether to prefault readable or writable
1536  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1537  *
1538  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1539  * code on error (see __get_user_pages()).
1540  *
1541  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1542  * covered by the VMA.
1543  *
1544  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1545  *
1546  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1547  * it's released, *@locked will be set to 0.
1548  */
1549 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1550                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1551 {
1552         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1553         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1554         int gup_flags;
1555         long ret;
1556
1557         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1558         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1559         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1560         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1561         mmap_assert_locked(mm);
1562
1563         /*
1564          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1565          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1566          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1567          *             in the page table.
1568          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1569          *                a poisoned page.
1570          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1571          */
1572         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1573         if (write)
1574                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1575
1576         /*
1577          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1578          * problems or incompatible mappings.
1579          */
1580         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1581                 return -EINVAL;
1582
1583         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1584                                 NULL, NULL, locked);
1585         lru_add_drain();
1586         return ret;
1587 }
1588
1589 /*
1590  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1591  *
1592  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1593  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1594  * mmap_lock must not be held.
1595  */
1596 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1597 {
1598         struct mm_struct *mm = current->mm;
1599         unsigned long end, nstart, nend;
1600         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1601         int locked = 0;
1602         long ret = 0;
1603
1604         end = start + len;
1605
1606         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1607                 /*
1608                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1609                  * Find first corresponding VMA.
1610                  */
1611                 if (!locked) {
1612                         locked = 1;
1613                         mmap_read_lock(mm);
1614                         vma = find_vma(mm, nstart);
1615                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1616                         vma = vma->vm_next;
1617                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1618                         break;
1619                 /*
1620                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1621                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1622                  */
1623                 nend = min(end, vma->vm_end);
1624                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1625                         continue;
1626                 if (nstart < vma->vm_start)
1627                         nstart = vma->vm_start;
1628                 /*
1629                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1630                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1631                  * if the vma was already munlocked.
1632                  */
1633                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1634                 if (ret < 0) {
1635                         if (ignore_errors) {
1636                                 ret = 0;
1637                                 continue;       /* continue at next VMA */
1638                         }
1639                         break;
1640                 }
1641                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1642                 ret = 0;
1643         }
1644         if (locked)
1645                 mmap_read_unlock(mm);
1646         return ret;     /* 0 or negative error code */
1647 }
1648 #else /* CONFIG_MMU */
1649 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1650                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1651                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1652                 unsigned int foll_flags)
1653 {
1654         struct vm_area_struct *vma;
1655         unsigned long vm_flags;
1656         long i;
1657
1658         /* calculate required read or write permissions.
1659          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1660          */
1661         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1662                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1663         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1664                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1665
1666         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1667                 vma = find_vma(mm, start);
1668                 if (!vma)
1669                         goto finish_or_fault;
1670
1671                 /* protect what we can, including chardevs */
1672                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1673                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1674                         goto finish_or_fault;
1675
1676                 if (pages) {
1677                         pages[i] = virt_to_page(start);
1678                         if (pages[i])
1679                                 get_page(pages[i]);
1680                 }
1681                 if (vmas)
1682                         vmas[i] = vma;
1683                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1684         }
1685
1686         return i;
1687
1688 finish_or_fault:
1689         return i ? : -EFAULT;
1690 }
1691 #endif /* !CONFIG_MMU */
1692
1693 /**
1694  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1695  * @uaddr: start of address range
1696  * @size: size of address range
1697  *
1698  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1699  * copy_from_user()).
1700  */
1701 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1702 {
1703         char __user *start = uaddr, *end;
1704
1705         if (unlikely(size == 0))
1706                 return 0;
1707         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1708                 return size;
1709         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1710                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1711                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1712         }
1713         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1714         if (unlikely(end < start))
1715                 end = NULL;
1716         while (uaddr != end) {
1717                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1718                 uaddr += PAGE_SIZE;
1719         }
1720
1721 out:
1722         user_write_access_end();
1723         if (size > uaddr - start)
1724                 return size - (uaddr - start);
1725         return 0;
1726 }
1727 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1728
1729 /**
1730  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1731  * @uaddr: start of address range
1732  * @size: size of address range
1733  *
1734  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1735  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1736  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1737  *
1738  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1739  * copy_from_user()).
1740  */
1741 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1742 {
1743         size_t faulted_in;
1744
1745         /*
1746          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1747          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1748          * functions may not check for this.
1749          */
1750         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1751         if (faulted_in)
1752                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1753
1754         return size - faulted_in;
1755 }
1756 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1757
1758 /*
1759  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1760  * @uaddr: start of address range
1761  * @size: length of address range
1762  *
1763  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1764  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1765  * memory.
1766  *
1767  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1768  *
1769  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1770  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1771  * time.
1772  *
1773  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1774  * copy_from_user().
1775  */
1776 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1777 {
1778         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1779         struct mm_struct *mm = current->mm;
1780         bool unlocked = false;
1781
1782         if (unlikely(size == 0))
1783                 return 0;
1784         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1785         if (end < start)
1786                 end = 0;
1787
1788         mmap_read_lock(mm);
1789         do {
1790                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1791                         break;
1792                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1793         } while (start != end);
1794         mmap_read_unlock(mm);
1795
1796         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1797                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1798         return 0;
1799 }
1800 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1801
1802 /**
1803  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1804  * @uaddr: start of user address range
1805  * @size: size of user address range
1806  *
1807  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1808  * copy_from_user()).
1809  */
1810 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1811 {
1812         const char __user *start = uaddr, *end;
1813         volatile char c;
1814
1815         if (unlikely(size == 0))
1816                 return 0;
1817         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1818                 return size;
1819         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1820                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1821                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1822         }
1823         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1824         if (unlikely(end < start))
1825                 end = NULL;
1826         while (uaddr != end) {
1827                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1828                 uaddr += PAGE_SIZE;
1829         }
1830
1831 out:
1832         user_read_access_end();
1833         (void)c;
1834         if (size > uaddr - start)
1835                 return size - (uaddr - start);
1836         return 0;
1837 }
1838 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1839
1840 /**
1841  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1842  * @addr: user address
1843  *
1844  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1845  * to be freed afterwards by put_page().
1846  *
1847  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1848  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1849  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1850  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1851  *
1852  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1853  */
1854 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1855 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1856 {
1857         struct mm_struct *mm = current->mm;
1858         struct page *page;
1859         int locked = 1;
1860         int ret;
1861
1862         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1863                 return NULL;
1864         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1865                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1866         if (locked)
1867                 mmap_read_unlock(mm);
1868         return (ret == 1) ? page : NULL;
1869 }
1870 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1871
1872 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1873 /*
1874  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1875  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1876  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1877  * Return negative error if migration fails.
1878  */
1879 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1880                                             struct page **pages,
1881                                             unsigned int gup_flags)
1882 {
1883         unsigned long isolation_error_count = 0, i;
1884         struct folio *prev_folio = NULL;
1885         LIST_HEAD(movable_page_list);
1886         bool drain_allow = true;
1887         int ret = 0;
1888
1889         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1890                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1891
1892                 if (folio == prev_folio)
1893                         continue;
1894                 prev_folio = folio;
1895
1896                 if (folio_is_pinnable(folio))
1897                         continue;
1898
1899                 /*
1900                  * Try to move out any movable page before pinning the range.
1901                  */
1902                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1903                         if (!isolate_huge_page(&folio->page,
1904                                                 &movable_page_list))
1905                                 isolation_error_count++;
1906                         continue;
1907                 }
1908
1909                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1910                         lru_add_drain_all();
1911                         drain_allow = false;
1912                 }
1913
1914                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1915                         isolation_error_count++;
1916                         continue;
1917                 }
1918                 list_add_tail(&folio->lru, &movable_page_list);
1919                 node_stat_mod_folio(folio,
1920                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1921                                     folio_nr_pages(folio));
1922         }
1923
1924         if (!list_empty(&movable_page_list) || isolation_error_count)
1925                 goto unpin_pages;
1926
1927         /*
1928          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1929          * in the correct zone.
1930          */
1931         return nr_pages;
1932
1933 unpin_pages:
1934         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1935                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1936         } else {
1937                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1938                         put_page(pages[i]);
1939         }
1940
1941         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1942                 struct migration_target_control mtc = {
1943                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1944                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1945                 };
1946
1947                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1948                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1949                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1950                 if (ret > 0) /* number of pages not migrated */
1951                         ret = -ENOMEM;
1952         }
1953
1954         if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1955                 putback_movable_pages(&movable_page_list);
1956         return ret;
1957 }
1958 #else
1959 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1960                                             struct page **pages,
1961                                             unsigned int gup_flags)
1962 {
1963         return nr_pages;
1964 }
1965 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1966
1967 /*
1968  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1969  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1970  */
1971 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1972                                   unsigned long start,
1973                                   unsigned long nr_pages,
1974                                   struct page **pages,
1975                                   struct vm_area_struct **vmas,
1976                                   unsigned int gup_flags)
1977 {
1978         unsigned int flags;
1979         long rc;
1980
1981         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1982                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1983                                                NULL, gup_flags);
1984         flags = memalloc_pin_save();
1985         do {
1986                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1987                                              NULL, gup_flags);
1988                 if (rc <= 0)
1989                         break;
1990                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1991         } while (!rc);
1992         memalloc_pin_restore(flags);
1993
1994         return rc;
1995 }
1996
1997 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1998 {
1999         /*
2000          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2001          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
2002          */
2003         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2004                 return false;
2005         /*
2006          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
2007          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
2008          * FOLL_PIN.
2009          */
2010         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2011                 return false;
2012
2013         return true;
2014 }
2015
2016 #ifdef CONFIG_MMU
2017 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2018                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2019                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2020                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2021 {
2022         /*
2023          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
2024          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2025          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
2026          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
2027          * allow what we can.
2028          */
2029         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2030                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
2031                         return -EINVAL;
2032                 /*
2033                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
2034                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
2035                  */
2036                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2037                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
2038                                              FOLL_REMOTE);
2039         }
2040
2041         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2042                                        locked,
2043                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
2044 }
2045
2046 /**
2047  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2048  * @mm:         mm_struct of target mm
2049  * @start:      starting user address
2050  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2051  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2052  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2053  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2054  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2055  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2056  *              Or NULL if the caller does not require them.
2057  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2058  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2059  *              utilised. Lock must initially be held.
2060  *
2061  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2062  * number requested), or an error. Details about the return value:
2063  *
2064  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2065  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2066  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2067  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2068  *
2069  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2070  *
2071  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2072  *
2073  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2074  *
2075  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2076  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2077  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2078  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2079  *
2080  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2081  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2082  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2083  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2084  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2085  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2086  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2087  * locks can't be held over the syscall boundary.
2088  *
2089  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2090  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2091  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2092  *
2093  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2094  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2095  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2096  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2097  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2098  *
2099  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2100  *
2101  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2102  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2103  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2104  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2105  */
2106 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2107                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2108                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2109                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2110 {
2111         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2112                 return -EINVAL;
2113
2114         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2115                                        pages, vmas, locked);
2116 }
2117 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2118
2119 #else /* CONFIG_MMU */
2120 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2121                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2122                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2123                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2124 {
2125         return 0;
2126 }
2127
2128 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2129                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2130                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2131                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2132 {
2133         return 0;
2134 }
2135 #endif /* !CONFIG_MMU */
2136
2137 /**
2138  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2139  * @start:      starting user address
2140  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2141  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2142  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2143  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2144  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2145  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2146  *              Or NULL if the caller does not require them.
2147  *
2148  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2149  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2150  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2151  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2152  */
2153 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2154                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2155                 struct vm_area_struct **vmas)
2156 {
2157         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2158                 return -EINVAL;
2159
2160         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2161                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2162 }
2163 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2164
2165 /*
2166  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2167  *
2168  *      mmap_read_lock(mm);
2169  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2170  *      mmap_read_unlock(mm);
2171  *
2172  *  with:
2173  *
2174  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2175  *
2176  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2177  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2178  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2179  */
2180 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2181                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2182 {
2183         struct mm_struct *mm = current->mm;
2184         int locked = 1;
2185         long ret;
2186
2187         /*
2188          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2189          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2190          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2191          * disallow this option for now.
2192          */
2193         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2194                 return -EINVAL;
2195
2196         mmap_read_lock(mm);
2197         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2198                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2199         if (locked)
2200                 mmap_read_unlock(mm);
2201         return ret;
2202 }
2203 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2204
2205 /*
2206  * Fast GUP
2207  *
2208  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2209  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2210  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2211  * block any THP splits.
2212  *
2213  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2214  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2215  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2216  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2217  *
2218  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2219  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2220  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2221  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2222  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2223  *
2224  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2225  * are currently made:
2226  *
2227  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2228  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2229  *
2230  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2231  *
2232  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2233  *
2234  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2235  *
2236  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2237  */
2238 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2239
2240 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2241                                             unsigned int flags,
2242                                             struct page **pages)
2243 {
2244         while ((*nr) - nr_start) {
2245                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2246
2247                 ClearPageReferenced(page);
2248                 if (flags & FOLL_PIN)
2249                         unpin_user_page(page);
2250                 else
2251                         put_page(page);
2252         }
2253 }
2254
2255 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2256 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2257                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2258 {
2259         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2260         int nr_start = *nr, ret = 0;
2261         pte_t *ptep, *ptem;
2262
2263         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2264         do {
2265                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2266                 struct page *page;
2267                 struct folio *folio;
2268
2269                 /*
2270                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2271                  * path using the pte_protnone check.
2272                  */
2273                 if (pte_protnone(pte))
2274                         goto pte_unmap;
2275
2276                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2277                         goto pte_unmap;
2278
2279                 if (pte_devmap(pte)) {
2280                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2281                                 goto pte_unmap;
2282
2283                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2284                         if (unlikely(!pgmap)) {
2285                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2286                                 goto pte_unmap;
2287                         }
2288                 } else if (pte_special(pte))
2289                         goto pte_unmap;
2290
2291                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2292                 page = pte_page(pte);
2293
2294                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2295                 if (!folio)
2296                         goto pte_unmap;
2297
2298                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2299                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2300                         goto pte_unmap;
2301                 }
2302
2303                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2304                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2305                         goto pte_unmap;
2306                 }
2307
2308                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
2309                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2310                         goto pte_unmap;
2311                 }
2312
2313                 /*
2314                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2315                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2316                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2317                  * details.
2318                  */
2319                 if (flags & FOLL_PIN) {
2320                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2321                         if (ret) {
2322                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2323                                 goto pte_unmap;
2324                         }
2325                 }
2326                 folio_set_referenced(folio);
2327                 pages[*nr] = page;
2328                 (*nr)++;
2329         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2330
2331         ret = 1;
2332
2333 pte_unmap:
2334         if (pgmap)
2335                 put_dev_pagemap(pgmap);
2336         pte_unmap(ptem);
2337         return ret;
2338 }
2339 #else
2340
2341 /*
2342  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2343  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2344  * to be special.
2345  *
2346  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2347  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2348  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2349  */
2350 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2351                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2352 {
2353         return 0;
2354 }
2355 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2356
2357 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2358 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2359                              unsigned long end, unsigned int flags,
2360                              struct page **pages, int *nr)
2361 {
2362         int nr_start = *nr;
2363         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2364
2365         do {
2366                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2367
2368                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2369                 if (unlikely(!pgmap)) {
2370                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2371                         break;
2372                 }
2373                 SetPageReferenced(page);
2374                 pages[*nr] = page;
2375                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2376                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2377                         break;
2378                 }
2379                 (*nr)++;
2380                 pfn++;
2381         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2382
2383         put_dev_pagemap(pgmap);
2384         return addr == end;
2385 }
2386
2387 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2388                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2389                                  struct page **pages, int *nr)
2390 {
2391         unsigned long fault_pfn;
2392         int nr_start = *nr;
2393
2394         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2395         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2396                 return 0;
2397
2398         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2399                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2400                 return 0;
2401         }
2402         return 1;
2403 }
2404
2405 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2406                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2407                                  struct page **pages, int *nr)
2408 {
2409         unsigned long fault_pfn;
2410         int nr_start = *nr;
2411
2412         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2413         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2414                 return 0;
2415
2416         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2417                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2418                 return 0;
2419         }
2420         return 1;
2421 }
2422 #else
2423 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2424                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2425                                  struct page **pages, int *nr)
2426 {
2427         BUILD_BUG();
2428         return 0;
2429 }
2430
2431 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2432                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2433                                  struct page **pages, int *nr)
2434 {
2435         BUILD_BUG();
2436         return 0;
2437 }
2438 #endif
2439
2440 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2441                            unsigned long end, struct page **pages)
2442 {
2443         int nr;
2444
2445         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2446                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2447
2448         return nr;
2449 }
2450
2451 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2452 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2453                                       unsigned long sz)
2454 {
2455         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2456         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2457 }
2458
2459 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2460                        unsigned long end, unsigned int flags,
2461                        struct page **pages, int *nr)
2462 {
2463         unsigned long pte_end;
2464         struct page *page;
2465         struct folio *folio;
2466         pte_t pte;
2467         int refs;
2468
2469         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2470         if (pte_end < end)
2471                 end = pte_end;
2472
2473         pte = huge_ptep_get(ptep);
2474
2475         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2476                 return 0;
2477
2478         /* hugepages are never "special" */
2479         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2480
2481         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2482         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2483
2484         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2485         if (!folio)
2486                 return 0;
2487
2488         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2489                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2490                 return 0;
2491         }
2492
2493         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2494                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2495                 return 0;
2496         }
2497
2498         *nr += refs;
2499         folio_set_referenced(folio);
2500         return 1;
2501 }
2502
2503 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2504                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2505                 struct page **pages, int *nr)
2506 {
2507         pte_t *ptep;
2508         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2509         unsigned long next;
2510
2511         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2512         do {
2513                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2514                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2515                         return 0;
2516         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2517
2518         return 1;
2519 }
2520 #else
2521 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2522                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2523                 struct page **pages, int *nr)
2524 {
2525         return 0;
2526 }
2527 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2528
2529 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2530                         unsigned long end, unsigned int flags,
2531                         struct page **pages, int *nr)
2532 {
2533         struct page *page;
2534         struct folio *folio;
2535         int refs;
2536
2537         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2538                 return 0;
2539
2540         if (pmd_devmap(orig)) {
2541                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2542                         return 0;
2543                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2544                                              pages, nr);
2545         }
2546
2547         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2548         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2549
2550         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2551         if (!folio)
2552                 return 0;
2553
2554         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2555                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2556                 return 0;
2557         }
2558
2559         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2560                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2561                 return 0;
2562         }
2563
2564         *nr += refs;
2565         folio_set_referenced(folio);
2566         return 1;
2567 }
2568
2569 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2570                         unsigned long end, unsigned int flags,
2571                         struct page **pages, int *nr)
2572 {
2573         struct page *page;
2574         struct folio *folio;
2575         int refs;
2576
2577         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2578                 return 0;
2579
2580         if (pud_devmap(orig)) {
2581                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2582                         return 0;
2583                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2584                                              pages, nr);
2585         }
2586
2587         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2588         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2589
2590         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2591         if (!folio)
2592                 return 0;
2593
2594         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2595                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2596                 return 0;
2597         }
2598
2599         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2600                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2601                 return 0;
2602         }
2603
2604         *nr += refs;
2605         folio_set_referenced(folio);
2606         return 1;
2607 }
2608
2609 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2610                         unsigned long end, unsigned int flags,
2611                         struct page **pages, int *nr)
2612 {
2613         int refs;
2614         struct page *page;
2615         struct folio *folio;
2616
2617         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2618                 return 0;
2619
2620         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2621
2622         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2623         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2624
2625         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2626         if (!folio)
2627                 return 0;
2628
2629         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2630                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2631                 return 0;
2632         }
2633
2634         *nr += refs;
2635         folio_set_referenced(folio);
2636         return 1;
2637 }
2638
2639 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2640                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2641 {
2642         unsigned long next;
2643         pmd_t *pmdp;
2644
2645         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2646         do {
2647                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2648
2649                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2650                 if (!pmd_present(pmd))
2651                         return 0;
2652
2653                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2654                              pmd_devmap(pmd))) {
2655                         /*
2656                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2657                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2658                          * can be serialised against THP migration.
2659                          */
2660                         if (pmd_protnone(pmd))
2661                                 return 0;
2662
2663                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2664                                 pages, nr))
2665                                 return 0;
2666
2667                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2668                         /*
2669                          * architecture have different format for hugetlbfs
2670                          * pmd format and THP pmd format
2671                          */
2672                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2673                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2674                                 return 0;
2675                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2676                         return 0;
2677         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2678
2679         return 1;
2680 }
2681
2682 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2683                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2684 {
2685         unsigned long next;
2686         pud_t *pudp;
2687
2688         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2689         do {
2690                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2691
2692                 next = pud_addr_end(addr, end);
2693                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2694                         return 0;
2695                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2696                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2697                                           pages, nr))
2698                                 return 0;
2699                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2700                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2701                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2702                                 return 0;
2703                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2704                         return 0;
2705         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2706
2707         return 1;
2708 }
2709
2710 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2711                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2712 {
2713         unsigned long next;
2714         p4d_t *p4dp;
2715
2716         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2717         do {
2718                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2719
2720                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2721                 if (p4d_none(p4d))
2722                         return 0;
2723                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2724                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2725                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2726                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2727                                 return 0;
2728                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2729                         return 0;
2730         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2731
2732         return 1;
2733 }
2734
2735 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2736                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2737 {
2738         unsigned long next;
2739         pgd_t *pgdp;
2740
2741         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2742         do {
2743                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2744
2745                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2746                 if (pgd_none(pgd))
2747                         return;
2748                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2749                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2750                                           pages, nr))
2751                                 return;
2752                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2753                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2754                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2755                                 return;
2756                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2757                         return;
2758         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2759 }
2760 #else
2761 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2762                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2763 {
2764 }
2765 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2766
2767 #ifndef gup_fast_permitted
2768 /*
2769  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2770  * we need to fall back to the slow version:
2771  */
2772 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2773 {
2774         return true;
2775 }
2776 #endif
2777
2778 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2779                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2780 {
2781         int ret;
2782
2783         /*
2784          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2785          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2786          */
2787         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2788                 mmap_read_lock(current->mm);
2789                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2790                                             start, nr_pages,
2791                                             pages, NULL, gup_flags);
2792                 mmap_read_unlock(current->mm);
2793         } else {
2794                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2795                                               pages, gup_flags);
2796         }
2797
2798         return ret;
2799 }
2800
2801 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2802                                             unsigned long end,
2803                                             unsigned int gup_flags,
2804                                             struct page **pages)
2805 {
2806         unsigned long flags;
2807         int nr_pinned = 0;
2808         unsigned seq;
2809
2810         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2811             !gup_fast_permitted(start, end))
2812                 return 0;
2813
2814         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2815                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2816                 if (seq & 1)
2817                         return 0;
2818         }
2819
2820         /*
2821          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2822          * general purpose use of this routine.
2823          *
2824          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2825          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2826          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2827          *
2828          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2829          * that come from THPs splitting.
2830          */
2831         local_irq_save(flags);
2832         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2833         local_irq_restore(flags);
2834
2835         /*
2836          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2837          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2838          */
2839         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2840                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2841                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
2842                         return 0;
2843                 } else {
2844                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
2845                 }
2846         }
2847         return nr_pinned;
2848 }
2849
2850 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2851                                         unsigned long nr_pages,
2852                                         unsigned int gup_flags,
2853                                         struct page **pages)
2854 {
2855         unsigned long len, end;
2856         unsigned long nr_pinned;
2857         int ret;
2858
2859         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2860                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2861                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2862                 return -EINVAL;
2863
2864         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2865                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2866
2867         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2868                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2869
2870         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2871         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2872         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2873                 return 0;
2874         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2875                 return -EFAULT;
2876
2877         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2878         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2879                 return nr_pinned;
2880
2881         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2882         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2883         pages += nr_pinned;
2884         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2885                                       pages);
2886         if (ret < 0) {
2887                 /*
2888                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2889                  * returning -errno is not an option
2890                  */
2891                 if (nr_pinned)
2892                         return nr_pinned;
2893                 return ret;
2894         }
2895         return ret + nr_pinned;
2896 }
2897
2898 /**
2899  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2900  * @start:      starting user address
2901  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2902  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2903  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2904  *              Should be at least nr_pages long.
2905  *
2906  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2907  * the regular GUP.
2908  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2909  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2910  *
2911  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2912  * pages pinned.
2913  *
2914  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2915  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2916  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2917  */
2918 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2919                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2920 {
2921         int nr_pinned;
2922         /*
2923          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2924          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2925          *
2926          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2927          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2928          */
2929         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2930
2931         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2932                                                  pages);
2933
2934         /*
2935          * As specified in the API description above, this routine is not
2936          * allowed to return negative values. However, the common core
2937          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2938          * Therefore, correct for that here:
2939          */
2940         if (nr_pinned < 0)
2941                 nr_pinned = 0;
2942
2943         return nr_pinned;
2944 }
2945 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2946
2947 /**
2948  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2949  * @start:      starting user address
2950  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2951  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2952  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2953  *              Should be at least nr_pages long.
2954  *
2955  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2956  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2957  * calling get_user_pages().
2958  *
2959  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2960  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2961  * -errno.
2962  */
2963 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2964                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2965 {
2966         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2967                 return -EINVAL;
2968
2969         /*
2970          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2971          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2972          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2973          * request.
2974          */
2975         gup_flags |= FOLL_GET;
2976         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2977 }
2978 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2979
2980 /**
2981  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2982  *
2983  * @start:      starting user address
2984  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2985  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2986  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2987  *              Should be at least nr_pages long.
2988  *
2989  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2990  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2991  * the arguments here are identical.
2992  *
2993  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2994  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2995  */
2996 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2997                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2998 {
2999         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3000         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3001                 return -EINVAL;
3002
3003         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3004                 return -EINVAL;
3005
3006         gup_flags |= FOLL_PIN;
3007         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3008 }
3009 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3010
3011 /*
3012  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
3013  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
3014  *
3015  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
3016  */
3017 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3018                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3019 {
3020         int nr_pinned;
3021
3022         /*
3023          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3024          * rules require returning 0, rather than -errno:
3025          */
3026         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3027                 return 0;
3028
3029         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3030                 return 0;
3031         /*
3032          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3033          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3034          */
3035         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3036         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3037                                                  pages);
3038         /*
3039          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3040          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3041          * correct for that here:
3042          */
3043         if (nr_pinned < 0)
3044                 nr_pinned = 0;
3045
3046         return nr_pinned;
3047 }
3048 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3049
3050 /**
3051  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3052  *
3053  * @mm:         mm_struct of target mm
3054  * @start:      starting user address
3055  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3056  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3057  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3058  *              Should be at least nr_pages long.
3059  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3060  *              Or NULL if the caller does not require them.
3061  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3062  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3063  *              utilised. Lock must initially be held.
3064  *
3065  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3066  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3067  * the arguments here are identical.
3068  *
3069  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3070  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3071  */
3072 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3073                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3074                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3075                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3076 {
3077         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3078         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3079                 return -EINVAL;
3080
3081         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3082                 return -EINVAL;
3083
3084         gup_flags |= FOLL_PIN;
3085         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3086                                        pages, vmas, locked);
3087 }
3088 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3089
3090 /**
3091  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3092  *
3093  * @start:      starting user address
3094  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3095  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3096  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3097  *              Should be at least nr_pages long.
3098  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3099  *              Or NULL if the caller does not require them.
3100  *
3101  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3102  * FOLL_PIN is set.
3103  *
3104  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3105  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3106  */
3107 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3108                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3109                     struct vm_area_struct **vmas)
3110 {
3111         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3112         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3113                 return -EINVAL;
3114
3115         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3116                 return -EINVAL;
3117
3118         gup_flags |= FOLL_PIN;
3119         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3120                                      pages, vmas, gup_flags);
3121 }
3122 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3123
3124 /*
3125  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3126  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3127  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3128  */
3129 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3130                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3131 {
3132         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3133         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3134                 return -EINVAL;
3135
3136         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3137                 return -EINVAL;
3138
3139         gup_flags |= FOLL_PIN;
3140         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3141 }
3142 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);