Merge tag 'x86_cache_for_v5.10' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /*
48  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
49  * or NULL if that failed.
50  */
51 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
52 {
53         struct page *head = compound_head(page);
54
55         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
56                 return NULL;
57         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
58                 return NULL;
59         return head;
60 }
61
62 /*
63  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
64  * flags-dependent amount.
65  *
66  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
67  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
68  *
69  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
70  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
71  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
72  *
73  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
74  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
75  *
76  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
77  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
78  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
79  * is also emitted.
80  */
81 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
82                                                           int refs,
83                                                           unsigned int flags)
84 {
85         if (flags & FOLL_GET)
86                 return try_get_compound_head(page, refs);
87         else if (flags & FOLL_PIN) {
88                 int orig_refs = refs;
89
90                 /*
91                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
92                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
93                  */
94                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
95                                 is_migrate_cma_page(page))
96                         return NULL;
97
98                 /*
99                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
100                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
101                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
102                  *
103                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
104                  * field at least once, so that the page really is pinned.
105                  */
106                 if (!hpage_pincount_available(page))
107                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
108
109                 page = try_get_compound_head(page, refs);
110                 if (!page)
111                         return NULL;
112
113                 if (hpage_pincount_available(page))
114                         hpage_pincount_add(page, refs);
115
116                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
117                                     orig_refs);
118
119                 return page;
120         }
121
122         WARN_ON_ONCE(1);
123         return NULL;
124 }
125
126 /**
127  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
128  *
129  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
130  *
131  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
132  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
133  *
134  * @page:    pointer to page to be grabbed
135  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
136  *
137  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
138  * time. Cases:
139  *
140  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
141  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
142  *
143  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
144  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
145  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
146  */
147 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
148 {
149         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
150
151         if (flags & FOLL_GET)
152                 return try_get_page(page);
153         else if (flags & FOLL_PIN) {
154                 int refs = 1;
155
156                 page = compound_head(page);
157
158                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
159                         return false;
160
161                 if (hpage_pincount_available(page))
162                         hpage_pincount_add(page, 1);
163                 else
164                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
165
166                 /*
167                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
168                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
169                  * *also* increment the normal page refcount field at least
170                  * once, so that the page really is pinned.
171                  */
172                 page_ref_add(page, refs);
173
174                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
175         }
176
177         return true;
178 }
179
180 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
181 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
182 {
183         int count, refs = 1;
184
185         if (!page_is_devmap_managed(page))
186                 return false;
187
188         if (hpage_pincount_available(page))
189                 hpage_pincount_sub(page, 1);
190         else
191                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
192
193         count = page_ref_sub_return(page, refs);
194
195         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
196         /*
197          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
198          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
199          * stable because nobody holds a reference on the page.
200          */
201         if (count == 1)
202                 free_devmap_managed_page(page);
203         else if (!count)
204                 __put_page(page);
205
206         return true;
207 }
208 #else
209 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
210 {
211         return false;
212 }
213 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
214
215 /**
216  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
217  * @page:            pointer to page to be released
218  *
219  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
220  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
221  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
222  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
223  */
224 void unpin_user_page(struct page *page)
225 {
226         int refs = 1;
227
228         page = compound_head(page);
229
230         /*
231          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
232          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
233          * page is free and we need to inform the device driver through
234          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
235          */
236         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
237                 return;
238
239         if (hpage_pincount_available(page))
240                 hpage_pincount_sub(page, 1);
241         else
242                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
243
244         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
245                 __put_page(page);
246
247         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
248 }
249 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
250
251 /**
252  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
253  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
254  * @npages: number of pages in the @pages array.
255  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
256  *
257  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
258  * variants called on that page.
259  *
260  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
261  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
262  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
263  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
264  *
265  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
266  *
267  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
268  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
269  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
270  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
271  *
272  */
273 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
274                                  bool make_dirty)
275 {
276         unsigned long index;
277
278         /*
279          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
280          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
281          * single operation to the head page should suffice.
282          */
283
284         if (!make_dirty) {
285                 unpin_user_pages(pages, npages);
286                 return;
287         }
288
289         for (index = 0; index < npages; index++) {
290                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
291                 /*
292                  * Checking PageDirty at this point may race with
293                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
294                  * cases:
295                  *
296                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
297                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
298                  * because clear_page_dirty_for_io() called
299                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
300                  * However, now the page is going to get written back,
301                  * which meets the original intention of setting it
302                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
303                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
304                  * back.
305                  *
306                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
307                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
308                  * written back, so it gets written back again in the
309                  * next writeback cycle. This is harmless.
310                  */
311                 if (!PageDirty(page))
312                         set_page_dirty_lock(page);
313                 unpin_user_page(page);
314         }
315 }
316 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
317
318 /**
319  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
320  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
321  * @npages: number of pages in the @pages array.
322  *
323  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
324  *
325  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
326  */
327 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
328 {
329         unsigned long index;
330
331         /*
332          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
333          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
334          * single operation to the head page should suffice.
335          */
336         for (index = 0; index < npages; index++)
337                 unpin_user_page(pages[index]);
338 }
339 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
340
341 #ifdef CONFIG_MMU
342 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
343                 unsigned int flags)
344 {
345         /*
346          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
347          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
348          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
349          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
350          * But we can only make this optimization where a hole would surely
351          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
352          */
353         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
354                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
355                 return ERR_PTR(-EFAULT);
356         return NULL;
357 }
358
359 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
360                 pte_t *pte, unsigned int flags)
361 {
362         /* No page to get reference */
363         if (flags & FOLL_GET)
364                 return -EFAULT;
365
366         if (flags & FOLL_TOUCH) {
367                 pte_t entry = *pte;
368
369                 if (flags & FOLL_WRITE)
370                         entry = pte_mkdirty(entry);
371                 entry = pte_mkyoung(entry);
372
373                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
374                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
375                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
376                 }
377         }
378
379         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
380         return -EEXIST;
381 }
382
383 /*
384  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
385  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
386  */
387 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
388 {
389         return pte_write(pte) ||
390                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
391 }
392
393 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
394                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
395                 struct dev_pagemap **pgmap)
396 {
397         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
398         struct page *page;
399         spinlock_t *ptl;
400         pte_t *ptep, pte;
401         int ret;
402
403         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
404         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
405                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
406                 return ERR_PTR(-EINVAL);
407 retry:
408         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
409                 return no_page_table(vma, flags);
410
411         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
412         pte = *ptep;
413         if (!pte_present(pte)) {
414                 swp_entry_t entry;
415                 /*
416                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
417                  * even while it is being migrated, so for that case we
418                  * need migration_entry_wait().
419                  */
420                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
421                         goto no_page;
422                 if (pte_none(pte))
423                         goto no_page;
424                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
425                 if (!is_migration_entry(entry))
426                         goto no_page;
427                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
428                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
429                 goto retry;
430         }
431         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
432                 goto no_page;
433         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
434                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
435                 return NULL;
436         }
437
438         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
439         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
440                 /*
441                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
442                  * case since they are only valid while holding the pgmap
443                  * reference.
444                  */
445                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
446                 if (*pgmap)
447                         page = pte_page(pte);
448                 else
449                         goto no_page;
450         } else if (unlikely(!page)) {
451                 if (flags & FOLL_DUMP) {
452                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
453                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
454                         goto out;
455                 }
456
457                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
458                         page = pte_page(pte);
459                 } else {
460                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
461                         page = ERR_PTR(ret);
462                         goto out;
463                 }
464         }
465
466         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
467                 get_page(page);
468                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
469                 lock_page(page);
470                 ret = split_huge_page(page);
471                 unlock_page(page);
472                 put_page(page);
473                 if (ret)
474                         return ERR_PTR(ret);
475                 goto retry;
476         }
477
478         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
479         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
480                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
481                 goto out;
482         }
483         /*
484          * We need to make the page accessible if and only if we are going
485          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
486          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
487          */
488         if (flags & FOLL_PIN) {
489                 ret = arch_make_page_accessible(page);
490                 if (ret) {
491                         unpin_user_page(page);
492                         page = ERR_PTR(ret);
493                         goto out;
494                 }
495         }
496         if (flags & FOLL_TOUCH) {
497                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
498                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
499                         set_page_dirty(page);
500                 /*
501                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
502                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
503                  * mark_page_accessed().
504                  */
505                 mark_page_accessed(page);
506         }
507         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
508                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
509                 if (PageTransCompound(page))
510                         goto out;
511
512                 /*
513                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
514                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
515                  * which might bounce very badly if there is contention.
516                  *
517                  * If the page is already locked, we don't need to
518                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
519                  * when it attempts to reclaim the page.
520                  */
521                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
522                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
523                         /*
524                          * Because we lock page here, and migration is
525                          * blocked by the pte's page reference, and we
526                          * know the page is still mapped, we don't even
527                          * need to check for file-cache page truncation.
528                          */
529                         mlock_vma_page(page);
530                         unlock_page(page);
531                 }
532         }
533 out:
534         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
535         return page;
536 no_page:
537         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
538         if (!pte_none(pte))
539                 return NULL;
540         return no_page_table(vma, flags);
541 }
542
543 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
544                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
545                                     unsigned int flags,
546                                     struct follow_page_context *ctx)
547 {
548         pmd_t *pmd, pmdval;
549         spinlock_t *ptl;
550         struct page *page;
551         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
552
553         pmd = pmd_offset(pudp, address);
554         /*
555          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
556          * on the stack so that it will stop changing under the code.
557          */
558         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
559         if (pmd_none(pmdval))
560                 return no_page_table(vma, flags);
561         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
562                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
563                 if (page)
564                         return page;
565                 return no_page_table(vma, flags);
566         }
567         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
568                 page = follow_huge_pd(vma, address,
569                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
570                                       PMD_SHIFT);
571                 if (page)
572                         return page;
573                 return no_page_table(vma, flags);
574         }
575 retry:
576         if (!pmd_present(pmdval)) {
577                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
578                         return no_page_table(vma, flags);
579                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
580                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
581                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
582                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
583                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
584                 /*
585                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
586                  * mmap_lock is held in read mode
587                  */
588                 if (pmd_none(pmdval))
589                         return no_page_table(vma, flags);
590                 goto retry;
591         }
592         if (pmd_devmap(pmdval)) {
593                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
594                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
595                 spin_unlock(ptl);
596                 if (page)
597                         return page;
598         }
599         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
600                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
601
602         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
603                 return no_page_table(vma, flags);
604
605 retry_locked:
606         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
607         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
608                 spin_unlock(ptl);
609                 return no_page_table(vma, flags);
610         }
611         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
612                 spin_unlock(ptl);
613                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
614                         return no_page_table(vma, flags);
615                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
616                 goto retry_locked;
617         }
618         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
619                 spin_unlock(ptl);
620                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
621         }
622         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
623                 int ret;
624                 page = pmd_page(*pmd);
625                 if (is_huge_zero_page(page)) {
626                         spin_unlock(ptl);
627                         ret = 0;
628                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
629                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
630                                 ret = -EBUSY;
631                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
632                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
633                                 spin_unlock(ptl);
634                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
635                         }
636                         spin_unlock(ptl);
637                         lock_page(page);
638                         ret = split_huge_page(page);
639                         unlock_page(page);
640                         put_page(page);
641                         if (pmd_none(*pmd))
642                                 return no_page_table(vma, flags);
643                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
644                         spin_unlock(ptl);
645                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
646                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
647                 }
648
649                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
650                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
651         }
652         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
653         spin_unlock(ptl);
654         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
655         return page;
656 }
657
658 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
659                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
660                                     unsigned int flags,
661                                     struct follow_page_context *ctx)
662 {
663         pud_t *pud;
664         spinlock_t *ptl;
665         struct page *page;
666         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
667
668         pud = pud_offset(p4dp, address);
669         if (pud_none(*pud))
670                 return no_page_table(vma, flags);
671         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
672                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
673                 if (page)
674                         return page;
675                 return no_page_table(vma, flags);
676         }
677         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
678                 page = follow_huge_pd(vma, address,
679                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
680                                       PUD_SHIFT);
681                 if (page)
682                         return page;
683                 return no_page_table(vma, flags);
684         }
685         if (pud_devmap(*pud)) {
686                 ptl = pud_lock(mm, pud);
687                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
688                 spin_unlock(ptl);
689                 if (page)
690                         return page;
691         }
692         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
693                 return no_page_table(vma, flags);
694
695         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
696 }
697
698 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
699                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
700                                     unsigned int flags,
701                                     struct follow_page_context *ctx)
702 {
703         p4d_t *p4d;
704         struct page *page;
705
706         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
707         if (p4d_none(*p4d))
708                 return no_page_table(vma, flags);
709         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
710         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
711                 return no_page_table(vma, flags);
712
713         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
714                 page = follow_huge_pd(vma, address,
715                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
716                                       P4D_SHIFT);
717                 if (page)
718                         return page;
719                 return no_page_table(vma, flags);
720         }
721         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
722 }
723
724 /**
725  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
726  * @vma: vm_area_struct mapping @address
727  * @address: virtual address to look up
728  * @flags: flags modifying lookup behaviour
729  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
730  *       pointer to output page_mask
731  *
732  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
733  *
734  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
735  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
736  *
737  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
738  *
739  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
740  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
741  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
742  */
743 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
744                               unsigned long address, unsigned int flags,
745                               struct follow_page_context *ctx)
746 {
747         pgd_t *pgd;
748         struct page *page;
749         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
750
751         ctx->page_mask = 0;
752
753         /* make this handle hugepd */
754         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
755         if (!IS_ERR(page)) {
756                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
757                 return page;
758         }
759
760         pgd = pgd_offset(mm, address);
761
762         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
763                 return no_page_table(vma, flags);
764
765         if (pgd_huge(*pgd)) {
766                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
767                 if (page)
768                         return page;
769                 return no_page_table(vma, flags);
770         }
771         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
772                 page = follow_huge_pd(vma, address,
773                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
774                                       PGDIR_SHIFT);
775                 if (page)
776                         return page;
777                 return no_page_table(vma, flags);
778         }
779
780         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
781 }
782
783 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
784                          unsigned int foll_flags)
785 {
786         struct follow_page_context ctx = { NULL };
787         struct page *page;
788
789         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
790         if (ctx.pgmap)
791                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
792         return page;
793 }
794
795 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
796                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
797                 struct page **page)
798 {
799         pgd_t *pgd;
800         p4d_t *p4d;
801         pud_t *pud;
802         pmd_t *pmd;
803         pte_t *pte;
804         int ret = -EFAULT;
805
806         /* user gate pages are read-only */
807         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
808                 return -EFAULT;
809         if (address > TASK_SIZE)
810                 pgd = pgd_offset_k(address);
811         else
812                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
813         if (pgd_none(*pgd))
814                 return -EFAULT;
815         p4d = p4d_offset(pgd, address);
816         if (p4d_none(*p4d))
817                 return -EFAULT;
818         pud = pud_offset(p4d, address);
819         if (pud_none(*pud))
820                 return -EFAULT;
821         pmd = pmd_offset(pud, address);
822         if (!pmd_present(*pmd))
823                 return -EFAULT;
824         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
825         pte = pte_offset_map(pmd, address);
826         if (pte_none(*pte))
827                 goto unmap;
828         *vma = get_gate_vma(mm);
829         if (!page)
830                 goto out;
831         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
832         if (!*page) {
833                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
834                         goto unmap;
835                 *page = pte_page(*pte);
836         }
837         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
838                 ret = -ENOMEM;
839                 goto unmap;
840         }
841 out:
842         ret = 0;
843 unmap:
844         pte_unmap(pte);
845         return ret;
846 }
847
848 /*
849  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
850  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
851  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
852  */
853 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
854                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
855 {
856         unsigned int fault_flags = 0;
857         vm_fault_t ret;
858
859         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
860         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
861                 return -ENOENT;
862         if (*flags & FOLL_WRITE)
863                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
864         if (*flags & FOLL_REMOTE)
865                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
866         if (locked)
867                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
868         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
869                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
870         if (*flags & FOLL_TRIED) {
871                 /*
872                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
873                  * can co-exist
874                  */
875                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
876         }
877
878         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
879         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
880                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
881
882                 if (err)
883                         return err;
884                 BUG();
885         }
886
887         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
888                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
889                         *locked = 0;
890                 return -EBUSY;
891         }
892
893         /*
894          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
895          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
896          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
897          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
898          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
899          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
900          * reCOWed by userspace write).
901          */
902         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
903                 *flags |= FOLL_COW;
904         return 0;
905 }
906
907 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
908 {
909         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
910         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
911         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
912
913         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
914                 return -EFAULT;
915
916         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
917                 return -EFAULT;
918
919         if (write) {
920                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
921                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
922                                 return -EFAULT;
923                         /*
924                          * We used to let the write,force case do COW in a
925                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
926                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
927                          * executable, without corrupting the file (yet only
928                          * when that file had been opened for writing!).
929                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
930                          * just reject it.
931                          */
932                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
933                                 return -EFAULT;
934                 }
935         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
936                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
937                         return -EFAULT;
938                 /*
939                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
940                  * have VM_MAYREAD set?
941                  */
942                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
943                         return -EFAULT;
944         }
945         /*
946          * gups are always data accesses, not instruction
947          * fetches, so execute=false here
948          */
949         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
950                 return -EFAULT;
951         return 0;
952 }
953
954 /**
955  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
956  * @mm:         mm_struct of target mm
957  * @start:      starting user address
958  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
959  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
960  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
961  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
962  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
963  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
964  *              Or NULL if the caller does not require them.
965  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
966  *
967  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
968  * number requested), or an error. Details about the return value:
969  *
970  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
971  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
972  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
973  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
974  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
975  *
976  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
977  *
978  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
979  *
980  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
981  *
982  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
983  * each struct page that each user address corresponds to at a given
984  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
985  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
986  *
987  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
988  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
989  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
990  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
991  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
992  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
993  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
994  * locks can't be held over the syscall boundary.
995  *
996  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
997  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
998  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
999  * before put_page is called.
1000  *
1001  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1002  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1003  * have FOLL_NOWAIT.
1004  *
1005  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1006  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1007  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1008  * reading or writing and will not be released.
1009  *
1010  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1011  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1012  * you need some special @gup_flags.
1013  */
1014 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1015                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1016                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1017                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1018 {
1019         long ret = 0, i = 0;
1020         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1021         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1022
1023         if (!nr_pages)
1024                 return 0;
1025
1026         start = untagged_addr(start);
1027
1028         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1029
1030         /*
1031          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1032          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1033          * using the address space
1034          */
1035         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1036                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1037
1038         do {
1039                 struct page *page;
1040                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1041                 unsigned int page_increm;
1042
1043                 /* first iteration or cross vma bound */
1044                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1045                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1046                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1047                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1048                                                 gup_flags, &vma,
1049                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1050                                 if (ret)
1051                                         goto out;
1052                                 ctx.page_mask = 0;
1053                                 goto next_page;
1054                         }
1055
1056                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1057                                 ret = -EFAULT;
1058                                 goto out;
1059                         }
1060                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1061                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1062                                                 &start, &nr_pages, i,
1063                                                 gup_flags, locked);
1064                                 if (locked && *locked == 0) {
1065                                         /*
1066                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1067                                          * and we've lost mmap_lock.
1068                                          * We must stop here.
1069                                          */
1070                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1071                                         BUG_ON(ret != 0);
1072                                         goto out;
1073                                 }
1074                                 continue;
1075                         }
1076                 }
1077 retry:
1078                 /*
1079                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1080                  * potentially allocating memory.
1081                  */
1082                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1083                         ret = -EINTR;
1084                         goto out;
1085                 }
1086                 cond_resched();
1087
1088                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1089                 if (!page) {
1090                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1091                         switch (ret) {
1092                         case 0:
1093                                 goto retry;
1094                         case -EBUSY:
1095                                 ret = 0;
1096                                 fallthrough;
1097                         case -EFAULT:
1098                         case -ENOMEM:
1099                         case -EHWPOISON:
1100                                 goto out;
1101                         case -ENOENT:
1102                                 goto next_page;
1103                         }
1104                         BUG();
1105                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1106                         /*
1107                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1108                          * struct page.
1109                          */
1110                         goto next_page;
1111                 } else if (IS_ERR(page)) {
1112                         ret = PTR_ERR(page);
1113                         goto out;
1114                 }
1115                 if (pages) {
1116                         pages[i] = page;
1117                         flush_anon_page(vma, page, start);
1118                         flush_dcache_page(page);
1119                         ctx.page_mask = 0;
1120                 }
1121 next_page:
1122                 if (vmas) {
1123                         vmas[i] = vma;
1124                         ctx.page_mask = 0;
1125                 }
1126                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1127                 if (page_increm > nr_pages)
1128                         page_increm = nr_pages;
1129                 i += page_increm;
1130                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1131                 nr_pages -= page_increm;
1132         } while (nr_pages);
1133 out:
1134         if (ctx.pgmap)
1135                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1136         return i ? i : ret;
1137 }
1138
1139 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1140                               unsigned int fault_flags)
1141 {
1142         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1143         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1144         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1145
1146         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1147                 return false;
1148
1149         /*
1150          * The architecture might have a hardware protection
1151          * mechanism other than read/write that can deny access.
1152          *
1153          * gup always represents data access, not instruction
1154          * fetches, so execute=false here:
1155          */
1156         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1157                 return false;
1158
1159         return true;
1160 }
1161
1162 /**
1163  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1164  * @mm:         mm_struct of target mm
1165  * @address:    user address
1166  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1167  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1168  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1169  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1170  *
1171  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1172  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1173  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1174  * trying again.
1175  *
1176  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1177  *
1178  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1179  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1180  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1181  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1182  *
1183  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1184  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1185  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1186  * succeed.
1187  *
1188  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1189  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1190  */
1191 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1192                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1193                      bool *unlocked)
1194 {
1195         struct vm_area_struct *vma;
1196         vm_fault_t ret, major = 0;
1197
1198         address = untagged_addr(address);
1199
1200         if (unlocked)
1201                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1202
1203 retry:
1204         vma = find_extend_vma(mm, address);
1205         if (!vma || address < vma->vm_start)
1206                 return -EFAULT;
1207
1208         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1209                 return -EFAULT;
1210
1211         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1212             fatal_signal_pending(current))
1213                 return -EINTR;
1214
1215         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1216         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1217         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1218                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1219
1220                 if (err)
1221                         return err;
1222                 BUG();
1223         }
1224
1225         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1226                 mmap_read_lock(mm);
1227                 *unlocked = true;
1228                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1229                 goto retry;
1230         }
1231
1232         return 0;
1233 }
1234 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1235
1236 /*
1237  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1238  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1239  */
1240 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1241                                                 unsigned long start,
1242                                                 unsigned long nr_pages,
1243                                                 struct page **pages,
1244                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1245                                                 int *locked,
1246                                                 unsigned int flags)
1247 {
1248         long ret, pages_done;
1249         bool lock_dropped;
1250
1251         if (locked) {
1252                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1253                 BUG_ON(vmas);
1254                 /* check caller initialized locked */
1255                 BUG_ON(*locked != 1);
1256         }
1257
1258         if (flags & FOLL_PIN)
1259                 atomic_set(&mm->has_pinned, 1);
1260
1261         /*
1262          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1263          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1264          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1265          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1266          *
1267          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1268          * that here, as any failures will be obvious enough.
1269          */
1270         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1271                 flags |= FOLL_GET;
1272
1273         pages_done = 0;
1274         lock_dropped = false;
1275         for (;;) {
1276                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1277                                        vmas, locked);
1278                 if (!locked)
1279                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1280                         return ret;
1281
1282                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1283                 if (!*locked) {
1284                         BUG_ON(ret < 0);
1285                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1286                 }
1287
1288                 if (ret > 0) {
1289                         nr_pages -= ret;
1290                         pages_done += ret;
1291                         if (!nr_pages)
1292                                 break;
1293                 }
1294                 if (*locked) {
1295                         /*
1296                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1297                          * FOLL_NOWAIT.
1298                          */
1299                         if (!pages_done)
1300                                 pages_done = ret;
1301                         break;
1302                 }
1303                 /*
1304                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1305                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1306                  */
1307                 if (likely(pages))
1308                         pages += ret;
1309                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1310                 lock_dropped = true;
1311
1312 retry:
1313                 /*
1314                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1315                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1316                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1317                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1318                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1319                  */
1320
1321                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1322                         if (!pages_done)
1323                                 pages_done = -EINTR;
1324                         break;
1325                 }
1326
1327                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1328                 if (ret) {
1329                         BUG_ON(ret > 0);
1330                         if (!pages_done)
1331                                 pages_done = ret;
1332                         break;
1333                 }
1334
1335                 *locked = 1;
1336                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1337                                        pages, NULL, locked);
1338                 if (!*locked) {
1339                         /* Continue to retry until we succeeded */
1340                         BUG_ON(ret != 0);
1341                         goto retry;
1342                 }
1343                 if (ret != 1) {
1344                         BUG_ON(ret > 1);
1345                         if (!pages_done)
1346                                 pages_done = ret;
1347                         break;
1348                 }
1349                 nr_pages--;
1350                 pages_done++;
1351                 if (!nr_pages)
1352                         break;
1353                 if (likely(pages))
1354                         pages++;
1355                 start += PAGE_SIZE;
1356         }
1357         if (lock_dropped && *locked) {
1358                 /*
1359                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1360                  * and so the critical section protected by it was lost.
1361                  */
1362                 mmap_read_unlock(mm);
1363                 *locked = 0;
1364         }
1365         return pages_done;
1366 }
1367
1368 /**
1369  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1370  * @vma:   target vma
1371  * @start: start address
1372  * @end:   end address
1373  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1374  *
1375  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1376  *
1377  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1378  * code on error.
1379  *
1380  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1381  *
1382  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1383  * be unperturbed.
1384  *
1385  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1386  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1387  */
1388 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1389                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1390 {
1391         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1392         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1393         int gup_flags;
1394
1395         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1396         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1397         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1398         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1399         mmap_assert_locked(mm);
1400
1401         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1402         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1403                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1404         /*
1405          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1406          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1407          * and we would not want to dirty them for nothing.
1408          */
1409         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1410                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1411
1412         /*
1413          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1414          * other than PROT_NONE.
1415          */
1416         if (vma_is_accessible(vma))
1417                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1418
1419         /*
1420          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1421          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1422          */
1423         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1424                                 NULL, NULL, locked);
1425 }
1426
1427 /*
1428  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1429  *
1430  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1431  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1432  * mmap_lock must not be held.
1433  */
1434 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1435 {
1436         struct mm_struct *mm = current->mm;
1437         unsigned long end, nstart, nend;
1438         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1439         int locked = 0;
1440         long ret = 0;
1441
1442         end = start + len;
1443
1444         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1445                 /*
1446                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1447                  * Find first corresponding VMA.
1448                  */
1449                 if (!locked) {
1450                         locked = 1;
1451                         mmap_read_lock(mm);
1452                         vma = find_vma(mm, nstart);
1453                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1454                         vma = vma->vm_next;
1455                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1456                         break;
1457                 /*
1458                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1459                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1460                  */
1461                 nend = min(end, vma->vm_end);
1462                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1463                         continue;
1464                 if (nstart < vma->vm_start)
1465                         nstart = vma->vm_start;
1466                 /*
1467                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1468                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1469                  * if the vma was already munlocked.
1470                  */
1471                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1472                 if (ret < 0) {
1473                         if (ignore_errors) {
1474                                 ret = 0;
1475                                 continue;       /* continue at next VMA */
1476                         }
1477                         break;
1478                 }
1479                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1480                 ret = 0;
1481         }
1482         if (locked)
1483                 mmap_read_unlock(mm);
1484         return ret;     /* 0 or negative error code */
1485 }
1486
1487 /**
1488  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1489  * @addr: user address
1490  *
1491  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1492  * to be freed afterwards by put_page().
1493  *
1494  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1495  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1496  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1497  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1498  *
1499  * Called without mmap_lock, but after all other threads have been killed.
1500  */
1501 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1502 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1503 {
1504         struct vm_area_struct *vma;
1505         struct page *page;
1506
1507         if (__get_user_pages(current->mm, addr, 1,
1508                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1509                              NULL) < 1)
1510                 return NULL;
1511         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1512         return page;
1513 }
1514 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1515 #else /* CONFIG_MMU */
1516 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1517                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1518                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1519                 unsigned int foll_flags)
1520 {
1521         struct vm_area_struct *vma;
1522         unsigned long vm_flags;
1523         int i;
1524
1525         /* calculate required read or write permissions.
1526          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1527          */
1528         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1529                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1530         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1531                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1532
1533         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1534                 vma = find_vma(mm, start);
1535                 if (!vma)
1536                         goto finish_or_fault;
1537
1538                 /* protect what we can, including chardevs */
1539                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1540                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1541                         goto finish_or_fault;
1542
1543                 if (pages) {
1544                         pages[i] = virt_to_page(start);
1545                         if (pages[i])
1546                                 get_page(pages[i]);
1547                 }
1548                 if (vmas)
1549                         vmas[i] = vma;
1550                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1551         }
1552
1553         return i;
1554
1555 finish_or_fault:
1556         return i ? : -EFAULT;
1557 }
1558 #endif /* !CONFIG_MMU */
1559
1560 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1561 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1562 {
1563         long i;
1564         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1565
1566         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1567                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1568
1569                 if (vma == vma_prev)
1570                         continue;
1571
1572                 vma_prev = vma;
1573
1574                 if (vma_is_fsdax(vma))
1575                         return true;
1576         }
1577         return false;
1578 }
1579
1580 #ifdef CONFIG_CMA
1581 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1582                                         unsigned long start,
1583                                         unsigned long nr_pages,
1584                                         struct page **pages,
1585                                         struct vm_area_struct **vmas,
1586                                         unsigned int gup_flags)
1587 {
1588         unsigned long i;
1589         unsigned long step;
1590         bool drain_allow = true;
1591         bool migrate_allow = true;
1592         LIST_HEAD(cma_page_list);
1593         long ret = nr_pages;
1594         struct migration_target_control mtc = {
1595                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1596                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_NOWARN,
1597         };
1598
1599 check_again:
1600         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1601
1602                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1603
1604                 /*
1605                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1606                  * part.
1607                  */
1608                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1609                 /*
1610                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1611                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1612                  * of the CMA zone if possible.
1613                  */
1614                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1615                         if (PageHuge(head))
1616                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1617                         else {
1618                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1619                                         lru_add_drain_all();
1620                                         drain_allow = false;
1621                                 }
1622
1623                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1624                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1625                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1626                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1627                                                             page_is_file_lru(head),
1628                                                             thp_nr_pages(head));
1629                                 }
1630                         }
1631                 }
1632
1633                 i += step;
1634         }
1635
1636         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1637                 /*
1638                  * drop the above get_user_pages reference.
1639                  */
1640                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1641                         put_page(pages[i]);
1642
1643                 if (migrate_pages(&cma_page_list, alloc_migration_target, NULL,
1644                         (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1645                         /*
1646                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1647                          * without migration.
1648                          */
1649                         migrate_allow = false;
1650
1651                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1652                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1653                 }
1654                 /*
1655                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1656                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1657                  * earlier.
1658                  */
1659                 ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
1660                                                    pages, vmas, NULL,
1661                                                    gup_flags);
1662
1663                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1664                         nr_pages = ret;
1665                         drain_allow = true;
1666                         goto check_again;
1667                 }
1668         }
1669
1670         return ret;
1671 }
1672 #else
1673 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1674                                         unsigned long start,
1675                                         unsigned long nr_pages,
1676                                         struct page **pages,
1677                                         struct vm_area_struct **vmas,
1678                                         unsigned int gup_flags)
1679 {
1680         return nr_pages;
1681 }
1682 #endif /* CONFIG_CMA */
1683
1684 /*
1685  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1686  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1687  */
1688 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1689                                   unsigned long start,
1690                                   unsigned long nr_pages,
1691                                   struct page **pages,
1692                                   struct vm_area_struct **vmas,
1693                                   unsigned int gup_flags)
1694 {
1695         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1696         unsigned long flags = 0;
1697         long rc, i;
1698
1699         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1700                 if (!pages)
1701                         return -EINVAL;
1702
1703                 if (!vmas_tmp) {
1704                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1705                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1706                                            GFP_KERNEL);
1707                         if (!vmas_tmp)
1708                                 return -ENOMEM;
1709                 }
1710                 flags = memalloc_nocma_save();
1711         }
1712
1713         rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1714                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1715
1716         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1717                 if (rc < 0)
1718                         goto out;
1719
1720                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1721                         for (i = 0; i < rc; i++)
1722                                 put_page(pages[i]);
1723                         rc = -EOPNOTSUPP;
1724                         goto out;
1725                 }
1726
1727                 rc = check_and_migrate_cma_pages(mm, start, rc, pages,
1728                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1729 out:
1730                 memalloc_nocma_restore(flags);
1731         }
1732
1733         if (vmas_tmp != vmas)
1734                 kfree(vmas_tmp);
1735         return rc;
1736 }
1737 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1738 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1739                                                   unsigned long start,
1740                                                   unsigned long nr_pages,
1741                                                   struct page **pages,
1742                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1743                                                   unsigned int flags)
1744 {
1745         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1746                                        NULL, flags);
1747 }
1748 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1749
1750 #ifdef CONFIG_MMU
1751 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1752                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1753                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1754                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1755 {
1756         /*
1757          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1758          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1759          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1760          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1761          * allow what we can.
1762          */
1763         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1764                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1765                         return -EINVAL;
1766                 /*
1767                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1768                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1769                  */
1770                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1771                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1772                                              FOLL_REMOTE);
1773         }
1774
1775         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1776                                        locked,
1777                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1778 }
1779
1780 /**
1781  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1782  * @mm:         mm_struct of target mm
1783  * @start:      starting user address
1784  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1785  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1786  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1787  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1788  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1789  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1790  *              Or NULL if the caller does not require them.
1791  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1792  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1793  *              utilised. Lock must initially be held.
1794  *
1795  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1796  * number requested), or an error. Details about the return value:
1797  *
1798  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1799  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1800  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1801  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1802  *
1803  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1804  *
1805  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1806  *
1807  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1808  *
1809  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1810  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1811  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1812  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1813  *
1814  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1815  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1816  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1817  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1818  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1819  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1820  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1821  * locks can't be held over the syscall boundary.
1822  *
1823  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1824  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1825  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1826  *
1827  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1828  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1829  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1830  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1831  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1832  *
1833  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1834  *
1835  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1836  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1837  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1838  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1839  */
1840 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1841                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1842                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1843                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1844 {
1845         /*
1846          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1847          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1848          */
1849         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1850                 return -EINVAL;
1851
1852         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1853                                        pages, vmas, locked);
1854 }
1855 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1856
1857 #else /* CONFIG_MMU */
1858 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1859                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1860                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1861                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1862 {
1863         return 0;
1864 }
1865
1866 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1867                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1868                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1869                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1870 {
1871         return 0;
1872 }
1873 #endif /* !CONFIG_MMU */
1874
1875 /**
1876  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1877  * @start:      starting user address
1878  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1879  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1880  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1881  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1882  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1883  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1884  *              Or NULL if the caller does not require them.
1885  *
1886  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1887  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1888  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1889  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1890  */
1891 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1892                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1893                 struct vm_area_struct **vmas)
1894 {
1895         /*
1896          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1897          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1898          */
1899         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1900                 return -EINVAL;
1901
1902         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1903                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1904 }
1905 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1906
1907 /**
1908  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1909  *
1910  *      mmap_read_lock(mm);
1911  *      do_something()
1912  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1913  *      mmap_read_unlock(mm);
1914  *
1915  *  to:
1916  *
1917  *      int locked = 1;
1918  *      mmap_read_lock(mm);
1919  *      do_something()
1920  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1921  *      if (locked)
1922  *          mmap_read_unlock(mm);
1923  *
1924  * @start:      starting user address
1925  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1926  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1927  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1928  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1929  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1930  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1931  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1932  *              utilised. Lock must initially be held.
1933  *
1934  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1935  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1936  * get_user_pages_unlocked().
1937  *
1938  */
1939 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1940                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1941                            int *locked)
1942 {
1943         /*
1944          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1945          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1946          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1947          * disallow this option for now.
1948          */
1949         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1950                 return -EINVAL;
1951         /*
1952          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1953          * never directly by the caller, so enforce that:
1954          */
1955         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1956                 return -EINVAL;
1957
1958         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1959                                        pages, NULL, locked,
1960                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1961 }
1962 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1963
1964 /*
1965  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1966  *
1967  *      mmap_read_lock(mm);
1968  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1969  *      mmap_read_unlock(mm);
1970  *
1971  *  with:
1972  *
1973  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
1974  *
1975  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1976  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1977  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1978  */
1979 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1980                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1981 {
1982         struct mm_struct *mm = current->mm;
1983         int locked = 1;
1984         long ret;
1985
1986         /*
1987          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1988          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1989          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1990          * disallow this option for now.
1991          */
1992         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1993                 return -EINVAL;
1994
1995         mmap_read_lock(mm);
1996         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1997                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1998         if (locked)
1999                 mmap_read_unlock(mm);
2000         return ret;
2001 }
2002 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2003
2004 /*
2005  * Fast GUP
2006  *
2007  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2008  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2009  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2010  * block any THP splits.
2011  *
2012  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2013  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2014  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2015  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2016  *
2017  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2018  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2019  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2020  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2021  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2022  *
2023  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2024  * are currently made:
2025  *
2026  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2027  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2028  *
2029  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2030  *
2031  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2032  *
2033  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2034  *
2035  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2036  */
2037 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2038
2039 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2040 {
2041         if (flags & FOLL_PIN) {
2042                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2043                                     refs);
2044
2045                 if (hpage_pincount_available(page))
2046                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2047                 else
2048                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2049         }
2050
2051         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2052         /*
2053          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2054          * ref needs a put_page().
2055          */
2056         if (refs > 1)
2057                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2058         put_page(page);
2059 }
2060
2061 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2062
2063 /*
2064  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2065  *
2066  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2067  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2068  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2069  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2070  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2071  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2072  * that we are blocking by holding interrupts off.
2073  *
2074  * Setting ptes from not present to present goes:
2075  *
2076  *   ptep->pte_high = h;
2077  *   smp_wmb();
2078  *   ptep->pte_low = l;
2079  *
2080  * And present to not present goes:
2081  *
2082  *   ptep->pte_low = 0;
2083  *   smp_wmb();
2084  *   ptep->pte_high = 0;
2085  *
2086  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2087  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2088  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2089  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2090  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2091  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2092  * operates on present ptes we're safe.
2093  */
2094 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2095 {
2096         pte_t pte;
2097
2098         do {
2099                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2100                 smp_rmb();
2101                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2102                 smp_rmb();
2103         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2104
2105         return pte;
2106 }
2107 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2108 /*
2109  * We require that the PTE can be read atomically.
2110  */
2111 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2112 {
2113         return ptep_get(ptep);
2114 }
2115 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2116
2117 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2118                                             unsigned int flags,
2119                                             struct page **pages)
2120 {
2121         while ((*nr) - nr_start) {
2122                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2123
2124                 ClearPageReferenced(page);
2125                 if (flags & FOLL_PIN)
2126                         unpin_user_page(page);
2127                 else
2128                         put_page(page);
2129         }
2130 }
2131
2132 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2133 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2134                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2135 {
2136         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2137         int nr_start = *nr, ret = 0;
2138         pte_t *ptep, *ptem;
2139
2140         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2141         do {
2142                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2143                 struct page *head, *page;
2144
2145                 /*
2146                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2147                  * path using the pte_protnone check.
2148                  */
2149                 if (pte_protnone(pte))
2150                         goto pte_unmap;
2151
2152                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2153                         goto pte_unmap;
2154
2155                 if (pte_devmap(pte)) {
2156                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2157                                 goto pte_unmap;
2158
2159                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2160                         if (unlikely(!pgmap)) {
2161                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2162                                 goto pte_unmap;
2163                         }
2164                 } else if (pte_special(pte))
2165                         goto pte_unmap;
2166
2167                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2168                 page = pte_page(pte);
2169
2170                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2171                 if (!head)
2172                         goto pte_unmap;
2173
2174                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2175                         put_compound_head(head, 1, flags);
2176                         goto pte_unmap;
2177                 }
2178
2179                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2180
2181                 /*
2182                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2183                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2184                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2185                  * details.
2186                  */
2187                 if (flags & FOLL_PIN) {
2188                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2189                         if (ret) {
2190                                 unpin_user_page(page);
2191                                 goto pte_unmap;
2192                         }
2193                 }
2194                 SetPageReferenced(page);
2195                 pages[*nr] = page;
2196                 (*nr)++;
2197
2198         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2199
2200         ret = 1;
2201
2202 pte_unmap:
2203         if (pgmap)
2204                 put_dev_pagemap(pgmap);
2205         pte_unmap(ptem);
2206         return ret;
2207 }
2208 #else
2209
2210 /*
2211  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2212  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2213  * to be special.
2214  *
2215  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2216  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2217  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2218  */
2219 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2220                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2221 {
2222         return 0;
2223 }
2224 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2225
2226 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2227 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2228                              unsigned long end, unsigned int flags,
2229                              struct page **pages, int *nr)
2230 {
2231         int nr_start = *nr;
2232         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2233
2234         do {
2235                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2236
2237                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2238                 if (unlikely(!pgmap)) {
2239                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2240                         return 0;
2241                 }
2242                 SetPageReferenced(page);
2243                 pages[*nr] = page;
2244                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2245                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2246                         return 0;
2247                 }
2248                 (*nr)++;
2249                 pfn++;
2250         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2251
2252         if (pgmap)
2253                 put_dev_pagemap(pgmap);
2254         return 1;
2255 }
2256
2257 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2258                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2259                                  struct page **pages, int *nr)
2260 {
2261         unsigned long fault_pfn;
2262         int nr_start = *nr;
2263
2264         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2265         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2266                 return 0;
2267
2268         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2269                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2270                 return 0;
2271         }
2272         return 1;
2273 }
2274
2275 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2276                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2277                                  struct page **pages, int *nr)
2278 {
2279         unsigned long fault_pfn;
2280         int nr_start = *nr;
2281
2282         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2283         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2284                 return 0;
2285
2286         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2287                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2288                 return 0;
2289         }
2290         return 1;
2291 }
2292 #else
2293 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2294                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2295                                  struct page **pages, int *nr)
2296 {
2297         BUILD_BUG();
2298         return 0;
2299 }
2300
2301 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2302                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2303                                  struct page **pages, int *nr)
2304 {
2305         BUILD_BUG();
2306         return 0;
2307 }
2308 #endif
2309
2310 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2311                            unsigned long end, struct page **pages)
2312 {
2313         int nr;
2314
2315         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2316                 pages[nr++] = page++;
2317
2318         return nr;
2319 }
2320
2321 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2322 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2323                                       unsigned long sz)
2324 {
2325         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2326         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2327 }
2328
2329 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2330                        unsigned long end, unsigned int flags,
2331                        struct page **pages, int *nr)
2332 {
2333         unsigned long pte_end;
2334         struct page *head, *page;
2335         pte_t pte;
2336         int refs;
2337
2338         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2339         if (pte_end < end)
2340                 end = pte_end;
2341
2342         pte = huge_ptep_get(ptep);
2343
2344         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2345                 return 0;
2346
2347         /* hugepages are never "special" */
2348         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2349
2350         head = pte_page(pte);
2351         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2352         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2353
2354         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2355         if (!head)
2356                 return 0;
2357
2358         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2359                 put_compound_head(head, refs, flags);
2360                 return 0;
2361         }
2362
2363         *nr += refs;
2364         SetPageReferenced(head);
2365         return 1;
2366 }
2367
2368 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2369                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2370                 struct page **pages, int *nr)
2371 {
2372         pte_t *ptep;
2373         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2374         unsigned long next;
2375
2376         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2377         do {
2378                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2379                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2380                         return 0;
2381         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2382
2383         return 1;
2384 }
2385 #else
2386 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2387                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2388                 struct page **pages, int *nr)
2389 {
2390         return 0;
2391 }
2392 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2393
2394 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2395                         unsigned long end, unsigned int flags,
2396                         struct page **pages, int *nr)
2397 {
2398         struct page *head, *page;
2399         int refs;
2400
2401         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2402                 return 0;
2403
2404         if (pmd_devmap(orig)) {
2405                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2406                         return 0;
2407                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2408                                              pages, nr);
2409         }
2410
2411         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2412         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2413
2414         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2415         if (!head)
2416                 return 0;
2417
2418         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2419                 put_compound_head(head, refs, flags);
2420                 return 0;
2421         }
2422
2423         *nr += refs;
2424         SetPageReferenced(head);
2425         return 1;
2426 }
2427
2428 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2429                         unsigned long end, unsigned int flags,
2430                         struct page **pages, int *nr)
2431 {
2432         struct page *head, *page;
2433         int refs;
2434
2435         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2436                 return 0;
2437
2438         if (pud_devmap(orig)) {
2439                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2440                         return 0;
2441                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2442                                              pages, nr);
2443         }
2444
2445         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2446         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2447
2448         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2449         if (!head)
2450                 return 0;
2451
2452         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2453                 put_compound_head(head, refs, flags);
2454                 return 0;
2455         }
2456
2457         *nr += refs;
2458         SetPageReferenced(head);
2459         return 1;
2460 }
2461
2462 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2463                         unsigned long end, unsigned int flags,
2464                         struct page **pages, int *nr)
2465 {
2466         int refs;
2467         struct page *head, *page;
2468
2469         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2470                 return 0;
2471
2472         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2473
2474         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2475         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2476
2477         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2478         if (!head)
2479                 return 0;
2480
2481         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2482                 put_compound_head(head, refs, flags);
2483                 return 0;
2484         }
2485
2486         *nr += refs;
2487         SetPageReferenced(head);
2488         return 1;
2489 }
2490
2491 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2492                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2493 {
2494         unsigned long next;
2495         pmd_t *pmdp;
2496
2497         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2498         do {
2499                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2500
2501                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2502                 if (!pmd_present(pmd))
2503                         return 0;
2504
2505                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2506                              pmd_devmap(pmd))) {
2507                         /*
2508                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2509                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2510                          * can be serialised against THP migration.
2511                          */
2512                         if (pmd_protnone(pmd))
2513                                 return 0;
2514
2515                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2516                                 pages, nr))
2517                                 return 0;
2518
2519                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2520                         /*
2521                          * architecture have different format for hugetlbfs
2522                          * pmd format and THP pmd format
2523                          */
2524                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2525                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2526                                 return 0;
2527                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2528                         return 0;
2529         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2530
2531         return 1;
2532 }
2533
2534 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2535                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2536 {
2537         unsigned long next;
2538         pud_t *pudp;
2539
2540         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2541         do {
2542                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2543
2544                 next = pud_addr_end(addr, end);
2545                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2546                         return 0;
2547                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2548                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2549                                           pages, nr))
2550                                 return 0;
2551                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2552                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2553                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2554                                 return 0;
2555                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2556                         return 0;
2557         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2558
2559         return 1;
2560 }
2561
2562 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2563                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2564 {
2565         unsigned long next;
2566         p4d_t *p4dp;
2567
2568         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2569         do {
2570                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2571
2572                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2573                 if (p4d_none(p4d))
2574                         return 0;
2575                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2576                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2577                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2578                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2579                                 return 0;
2580                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2581                         return 0;
2582         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2583
2584         return 1;
2585 }
2586
2587 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2588                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2589 {
2590         unsigned long next;
2591         pgd_t *pgdp;
2592
2593         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2594         do {
2595                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2596
2597                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2598                 if (pgd_none(pgd))
2599                         return;
2600                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2601                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2602                                           pages, nr))
2603                                 return;
2604                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2605                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2606                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2607                                 return;
2608                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2609                         return;
2610         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2611 }
2612 #else
2613 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2614                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2615 {
2616 }
2617 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2618
2619 #ifndef gup_fast_permitted
2620 /*
2621  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2622  * we need to fall back to the slow version:
2623  */
2624 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2625 {
2626         return true;
2627 }
2628 #endif
2629
2630 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2631                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2632 {
2633         int ret;
2634
2635         /*
2636          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2637          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2638          */
2639         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2640                 mmap_read_lock(current->mm);
2641                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2642                                             start, nr_pages,
2643                                             pages, NULL, gup_flags);
2644                 mmap_read_unlock(current->mm);
2645         } else {
2646                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2647                                               pages, gup_flags);
2648         }
2649
2650         return ret;
2651 }
2652
2653 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2654                                         unsigned int gup_flags,
2655                                         struct page **pages)
2656 {
2657         unsigned long addr, len, end;
2658         unsigned long flags;
2659         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2660
2661         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2662                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2663                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2664                 return -EINVAL;
2665
2666         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2667                 atomic_set(&current->mm->has_pinned, 1);
2668
2669         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2670                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2671
2672         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2673         addr = start;
2674         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2675         end = start + len;
2676
2677         if (end <= start)
2678                 return 0;
2679         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2680                 return -EFAULT;
2681
2682         /*
2683          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow
2684          * full, general purpose use of this routine.
2685          *
2686          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2687          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2688          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2689          *
2690          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2691          * block IPIs that come from THPs splitting.
2692          */
2693         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) && gup_fast_permitted(start, end)) {
2694                 unsigned long fast_flags = gup_flags;
2695
2696                 local_irq_save(flags);
2697                 gup_pgd_range(addr, end, fast_flags, pages, &nr_pinned);
2698                 local_irq_restore(flags);
2699                 ret = nr_pinned;
2700         }
2701
2702         if (nr_pinned < nr_pages && !(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)) {
2703                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2704                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2705                 pages += nr_pinned;
2706
2707                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2708                                               gup_flags, pages);
2709
2710                 /* Have to be a bit careful with return values */
2711                 if (nr_pinned > 0) {
2712                         if (ret < 0)
2713                                 ret = nr_pinned;
2714                         else
2715                                 ret += nr_pinned;
2716                 }
2717         }
2718
2719         return ret;
2720 }
2721 /**
2722  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2723  * @start:      starting user address
2724  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2725  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2726  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2727  *              Should be at least nr_pages long.
2728  *
2729  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2730  * the regular GUP.
2731  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2732  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2733  *
2734  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2735  * pages pinned.
2736  *
2737  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2738  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2739  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2740  */
2741 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2742                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2743 {
2744         int nr_pinned;
2745         /*
2746          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2747          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2748          *
2749          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2750          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2751          */
2752         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2753
2754         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2755                                                  pages);
2756
2757         /*
2758          * As specified in the API description above, this routine is not
2759          * allowed to return negative values. However, the common core
2760          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2761          * Therefore, correct for that here:
2762          */
2763         if (nr_pinned < 0)
2764                 nr_pinned = 0;
2765
2766         return nr_pinned;
2767 }
2768 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2769
2770 /**
2771  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2772  * @start:      starting user address
2773  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2774  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2775  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2776  *              Should be at least nr_pages long.
2777  *
2778  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2779  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2780  * calling get_user_pages().
2781  *
2782  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2783  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2784  * -errno.
2785  */
2786 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2787                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2788 {
2789         /*
2790          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2791          * never directly by the caller, so enforce that:
2792          */
2793         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2794                 return -EINVAL;
2795
2796         /*
2797          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2798          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2799          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2800          * request.
2801          */
2802         gup_flags |= FOLL_GET;
2803         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2804 }
2805 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2806
2807 /**
2808  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2809  *
2810  * @start:      starting user address
2811  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2812  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2813  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2814  *              Should be at least nr_pages long.
2815  *
2816  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2817  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2818  * the arguments here are identical.
2819  *
2820  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2821  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2822  */
2823 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2824                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2825 {
2826         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2827         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2828                 return -EINVAL;
2829
2830         gup_flags |= FOLL_PIN;
2831         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2832 }
2833 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2834
2835 /*
2836  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2837  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2838  *
2839  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2840  */
2841 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2842                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2843 {
2844         int nr_pinned;
2845
2846         /*
2847          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2848          * rules require returning 0, rather than -errno:
2849          */
2850         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2851                 return 0;
2852         /*
2853          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2854          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2855          */
2856         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2857         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2858                                                  pages);
2859         /*
2860          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2861          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2862          * correct for that here:
2863          */
2864         if (nr_pinned < 0)
2865                 nr_pinned = 0;
2866
2867         return nr_pinned;
2868 }
2869 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2870
2871 /**
2872  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2873  *
2874  * @mm:         mm_struct of target mm
2875  * @start:      starting user address
2876  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2877  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2878  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2879  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2880  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2881  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2882  *              Or NULL if the caller does not require them.
2883  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2884  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2885  *              utilised. Lock must initially be held.
2886  *
2887  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2888  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2889  * the arguments here are identical.
2890  *
2891  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2892  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2893  */
2894 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2895                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2896                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2897                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2898 {
2899         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2900         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2901                 return -EINVAL;
2902
2903         gup_flags |= FOLL_PIN;
2904         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2905                                        pages, vmas, locked);
2906 }
2907 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2908
2909 /**
2910  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2911  *
2912  * @start:      starting user address
2913  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2914  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2915  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2916  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2917  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2918  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2919  *              Or NULL if the caller does not require them.
2920  *
2921  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2922  * FOLL_PIN is set.
2923  *
2924  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2925  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2926  */
2927 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2928                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2929                     struct vm_area_struct **vmas)
2930 {
2931         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2932         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2933                 return -EINVAL;
2934
2935         gup_flags |= FOLL_PIN;
2936         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2937                                      pages, vmas, gup_flags);
2938 }
2939 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2940
2941 /*
2942  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2943  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2944  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2945  */
2946 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2947                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2948 {
2949         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2950         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2951                 return -EINVAL;
2952
2953         gup_flags |= FOLL_PIN;
2954         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2955 }
2956 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2957
2958 /*
2959  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2960  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2961  * FOLL_GET.
2962  */
2963 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2964                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2965                            int *locked)
2966 {
2967         /*
2968          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2969          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2970          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2971          * disallow this option for now.
2972          */
2973         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2974                 return -EINVAL;
2975
2976         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2977         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2978                 return -EINVAL;
2979
2980         gup_flags |= FOLL_PIN;
2981         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2982                                        pages, NULL, locked,
2983                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2984 }
2985 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);