Merge tag 'scsi-misc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/scsi
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
49 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
50 {
51 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
52         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
53                 return;
54 #endif
55
56         /*
57          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
58          * ref needs a put_page().
59          */
60         if (refs > 1)
61                 page_ref_sub(page, refs - 1);
62         put_page(page);
63 }
64
65 /*
66  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct page *head = compound_head(page);
72
73         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
74                 return NULL;
75         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
76                 return NULL;
77
78         /*
79          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
80          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
81          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
82          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
83          * we were given anymore.
84          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
85          * belong together.
86          */
87         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
88                 put_page_refs(head, refs);
89                 return NULL;
90         }
91
92         return head;
93 }
94
95 /**
96  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
97  * flags-dependent amount.
98  *
99  * Even though the name includes "compound_head", this function is still
100  * appropriate for callers that have a non-compound @page to get.
101  *
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the page's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on compound pages that are > two pages long: page's refcount will
116  *    be incremented by @refs, and page[2].hpage_pinned_refcount will be
117  *    incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  *    FOLL_PIN on normal pages, or compound pages that are two pages long:
120  *    page's refcount will be incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
121  *
122  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
123  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
124  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
125  * is also emitted.
126  */
127 struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
128                                     int refs, unsigned int flags)
129 {
130         if (flags & FOLL_GET)
131                 return try_get_compound_head(page, refs);
132         else if (flags & FOLL_PIN) {
133                 /*
134                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
135                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
136                  * path.
137                  */
138                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
139                              !is_pinnable_page(page)))
140                         return NULL;
141
142                 /*
143                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
144                  * point, the result won't be stable.
145                  */
146                 page = try_get_compound_head(page, refs);
147                 if (!page)
148                         return NULL;
149
150                 /*
151                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
152                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
153                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
154                  *
155                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
156                  * field at least once, so that the page really is pinned.
157                  * That's why the refcount from the earlier
158                  * try_get_compound_head() is left intact.
159                  */
160                 if (hpage_pincount_available(page))
161                         hpage_pincount_add(page, refs);
162                 else
163                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
164
165                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
166                                     refs);
167
168                 return page;
169         }
170
171         WARN_ON_ONCE(1);
172         return NULL;
173 }
174
175 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
176 {
177         if (flags & FOLL_PIN) {
178                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
179                                     refs);
180
181                 if (hpage_pincount_available(page))
182                         hpage_pincount_sub(page, refs);
183                 else
184                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
185         }
186
187         put_page_refs(page, refs);
188 }
189
190 /**
191  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
192  *
193  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
194  *
195  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
196  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
197  *
198  * @page:    pointer to page to be grabbed
199  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
200  *
201  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
202  * time. Cases: please see the try_grab_compound_head() documentation, with
203  * "refs=1".
204  *
205  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
206  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
207  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
208  */
209 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
210 {
211         if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
212                 return true;
213
214         return try_grab_compound_head(page, 1, flags);
215 }
216
217 /**
218  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
219  * @page:            pointer to page to be released
220  *
221  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
222  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
223  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
224  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
225  */
226 void unpin_user_page(struct page *page)
227 {
228         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
229 }
230 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
231
232 static inline void compound_range_next(unsigned long i, unsigned long npages,
233                                        struct page **list, struct page **head,
234                                        unsigned int *ntails)
235 {
236         struct page *next, *page;
237         unsigned int nr = 1;
238
239         if (i >= npages)
240                 return;
241
242         next = *list + i;
243         page = compound_head(next);
244         if (PageCompound(page) && compound_order(page) >= 1)
245                 nr = min_t(unsigned int,
246                            page + compound_nr(page) - next, npages - i);
247
248         *head = page;
249         *ntails = nr;
250 }
251
252 #define for_each_compound_range(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
253         for (__i = 0, \
254              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
255              __i < __npages; __i += __ntails, \
256              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
257
258 static inline void compound_next(unsigned long i, unsigned long npages,
259                                  struct page **list, struct page **head,
260                                  unsigned int *ntails)
261 {
262         struct page *page;
263         unsigned int nr;
264
265         if (i >= npages)
266                 return;
267
268         page = compound_head(list[i]);
269         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
270                 if (compound_head(list[nr]) != page)
271                         break;
272         }
273
274         *head = page;
275         *ntails = nr - i;
276 }
277
278 #define for_each_compound_head(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
279         for (__i = 0, \
280              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
281              __i < __npages; __i += __ntails, \
282              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
283
284 /**
285  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
286  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
287  * @npages: number of pages in the @pages array.
288  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
289  *
290  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
291  * variants called on that page.
292  *
293  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
294  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
295  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
296  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
297  *
298  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
299  *
300  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
301  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
302  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
303  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
304  *
305  */
306 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
307                                  bool make_dirty)
308 {
309         unsigned long index;
310         struct page *head;
311         unsigned int ntails;
312
313         if (!make_dirty) {
314                 unpin_user_pages(pages, npages);
315                 return;
316         }
317
318         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails) {
319                 /*
320                  * Checking PageDirty at this point may race with
321                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
322                  * cases:
323                  *
324                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
325                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
326                  * because clear_page_dirty_for_io() called
327                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
328                  * However, now the page is going to get written back,
329                  * which meets the original intention of setting it
330                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
331                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
332                  * back.
333                  *
334                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
335                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
336                  * written back, so it gets written back again in the
337                  * next writeback cycle. This is harmless.
338                  */
339                 if (!PageDirty(head))
340                         set_page_dirty_lock(head);
341                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
342         }
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
345
346 /**
347  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
348  * gup-pinned page range
349  *
350  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
351  * @npages: number of consecutive pages to release.
352  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
353  *
354  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
355  * pin_user_pages() variants called on that page.
356  *
357  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
358  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
359  * page range was previously listed as clean.
360  *
361  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
362  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
363  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
364  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
365  *
366  */
367 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
368                                       bool make_dirty)
369 {
370         unsigned long index;
371         struct page *head;
372         unsigned int ntails;
373
374         for_each_compound_range(index, &page, npages, head, ntails) {
375                 if (make_dirty && !PageDirty(head))
376                         set_page_dirty_lock(head);
377                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
378         }
379 }
380 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
381
382 /**
383  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
384  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
385  * @npages: number of pages in the @pages array.
386  *
387  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
388  *
389  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
390  */
391 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
392 {
393         unsigned long index;
394         struct page *head;
395         unsigned int ntails;
396
397         /*
398          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
399          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
400          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
401          */
402         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
403                 return;
404
405         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails)
406                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
407 }
408 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
409
410 /*
411  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
412  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
413  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
414  */
415 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
416 {
417         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
418                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
419 }
420
421 #ifdef CONFIG_MMU
422 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
423                 unsigned int flags)
424 {
425         /*
426          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
427          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
428          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
429          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
430          * But we can only make this optimization where a hole would surely
431          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
432          */
433         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
434                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
435                 return ERR_PTR(-EFAULT);
436         return NULL;
437 }
438
439 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
440                 pte_t *pte, unsigned int flags)
441 {
442         /* No page to get reference */
443         if (flags & FOLL_GET)
444                 return -EFAULT;
445
446         if (flags & FOLL_TOUCH) {
447                 pte_t entry = *pte;
448
449                 if (flags & FOLL_WRITE)
450                         entry = pte_mkdirty(entry);
451                 entry = pte_mkyoung(entry);
452
453                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
454                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
455                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
456                 }
457         }
458
459         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
460         return -EEXIST;
461 }
462
463 /*
464  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
465  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
466  */
467 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
468 {
469         return pte_write(pte) ||
470                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
471 }
472
473 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
474                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
475                 struct dev_pagemap **pgmap)
476 {
477         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
478         struct page *page;
479         spinlock_t *ptl;
480         pte_t *ptep, pte;
481         int ret;
482
483         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
484         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
485                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
486                 return ERR_PTR(-EINVAL);
487 retry:
488         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
489                 return no_page_table(vma, flags);
490
491         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
492         pte = *ptep;
493         if (!pte_present(pte)) {
494                 swp_entry_t entry;
495                 /*
496                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
497                  * even while it is being migrated, so for that case we
498                  * need migration_entry_wait().
499                  */
500                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
501                         goto no_page;
502                 if (pte_none(pte))
503                         goto no_page;
504                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
505                 if (!is_migration_entry(entry))
506                         goto no_page;
507                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
508                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
509                 goto retry;
510         }
511         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
512                 goto no_page;
513         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
514                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
515                 return NULL;
516         }
517
518         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
519         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
520                 /*
521                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
522                  * case since they are only valid while holding the pgmap
523                  * reference.
524                  */
525                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
526                 if (*pgmap)
527                         page = pte_page(pte);
528                 else
529                         goto no_page;
530         } else if (unlikely(!page)) {
531                 if (flags & FOLL_DUMP) {
532                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
533                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
534                         goto out;
535                 }
536
537                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
538                         page = pte_page(pte);
539                 } else {
540                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
541                         page = ERR_PTR(ret);
542                         goto out;
543                 }
544         }
545
546         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
547         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
548                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
549                 goto out;
550         }
551         /*
552          * We need to make the page accessible if and only if we are going
553          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
554          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
555          */
556         if (flags & FOLL_PIN) {
557                 ret = arch_make_page_accessible(page);
558                 if (ret) {
559                         unpin_user_page(page);
560                         page = ERR_PTR(ret);
561                         goto out;
562                 }
563         }
564         if (flags & FOLL_TOUCH) {
565                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
566                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
567                         set_page_dirty(page);
568                 /*
569                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
570                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
571                  * mark_page_accessed().
572                  */
573                 mark_page_accessed(page);
574         }
575         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
576                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
577                 if (PageTransCompound(page))
578                         goto out;
579
580                 /*
581                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
582                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
583                  * which might bounce very badly if there is contention.
584                  *
585                  * If the page is already locked, we don't need to
586                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
587                  * when it attempts to reclaim the page.
588                  */
589                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
590                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
591                         /*
592                          * Because we lock page here, and migration is
593                          * blocked by the pte's page reference, and we
594                          * know the page is still mapped, we don't even
595                          * need to check for file-cache page truncation.
596                          */
597                         mlock_vma_page(page);
598                         unlock_page(page);
599                 }
600         }
601 out:
602         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
603         return page;
604 no_page:
605         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
606         if (!pte_none(pte))
607                 return NULL;
608         return no_page_table(vma, flags);
609 }
610
611 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
612                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
613                                     unsigned int flags,
614                                     struct follow_page_context *ctx)
615 {
616         pmd_t *pmd, pmdval;
617         spinlock_t *ptl;
618         struct page *page;
619         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
620
621         pmd = pmd_offset(pudp, address);
622         /*
623          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
624          * on the stack so that it will stop changing under the code.
625          */
626         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
627         if (pmd_none(pmdval))
628                 return no_page_table(vma, flags);
629         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
630                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
631                 if (page)
632                         return page;
633                 return no_page_table(vma, flags);
634         }
635         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
636                 page = follow_huge_pd(vma, address,
637                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
638                                       PMD_SHIFT);
639                 if (page)
640                         return page;
641                 return no_page_table(vma, flags);
642         }
643 retry:
644         if (!pmd_present(pmdval)) {
645                 /*
646                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
647                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
648                  */
649                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
650                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
651
652                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
653                         return no_page_table(vma, flags);
654
655                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
656                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
657                 /*
658                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
659                  * mmap_lock is held in read mode
660                  */
661                 if (pmd_none(pmdval))
662                         return no_page_table(vma, flags);
663                 goto retry;
664         }
665         if (pmd_devmap(pmdval)) {
666                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
667                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
668                 spin_unlock(ptl);
669                 if (page)
670                         return page;
671         }
672         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
673                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
674
675         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
676                 return no_page_table(vma, flags);
677
678 retry_locked:
679         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
680         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
681                 spin_unlock(ptl);
682                 return no_page_table(vma, flags);
683         }
684         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
685                 spin_unlock(ptl);
686                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
687                         return no_page_table(vma, flags);
688                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
689                 goto retry_locked;
690         }
691         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
692                 spin_unlock(ptl);
693                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
694         }
695         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
696                 int ret;
697                 page = pmd_page(*pmd);
698                 if (is_huge_zero_page(page)) {
699                         spin_unlock(ptl);
700                         ret = 0;
701                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
702                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
703                                 ret = -EBUSY;
704                 } else {
705                         spin_unlock(ptl);
706                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
707                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
708                 }
709
710                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
711                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
712         }
713         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
714         spin_unlock(ptl);
715         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
716         return page;
717 }
718
719 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
720                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
721                                     unsigned int flags,
722                                     struct follow_page_context *ctx)
723 {
724         pud_t *pud;
725         spinlock_t *ptl;
726         struct page *page;
727         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
728
729         pud = pud_offset(p4dp, address);
730         if (pud_none(*pud))
731                 return no_page_table(vma, flags);
732         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
733                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
734                 if (page)
735                         return page;
736                 return no_page_table(vma, flags);
737         }
738         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
739                 page = follow_huge_pd(vma, address,
740                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
741                                       PUD_SHIFT);
742                 if (page)
743                         return page;
744                 return no_page_table(vma, flags);
745         }
746         if (pud_devmap(*pud)) {
747                 ptl = pud_lock(mm, pud);
748                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
749                 spin_unlock(ptl);
750                 if (page)
751                         return page;
752         }
753         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
754                 return no_page_table(vma, flags);
755
756         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
757 }
758
759 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
760                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
761                                     unsigned int flags,
762                                     struct follow_page_context *ctx)
763 {
764         p4d_t *p4d;
765         struct page *page;
766
767         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
768         if (p4d_none(*p4d))
769                 return no_page_table(vma, flags);
770         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
771         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
772                 return no_page_table(vma, flags);
773
774         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
775                 page = follow_huge_pd(vma, address,
776                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
777                                       P4D_SHIFT);
778                 if (page)
779                         return page;
780                 return no_page_table(vma, flags);
781         }
782         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
783 }
784
785 /**
786  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
787  * @vma: vm_area_struct mapping @address
788  * @address: virtual address to look up
789  * @flags: flags modifying lookup behaviour
790  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
791  *       pointer to output page_mask
792  *
793  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
794  *
795  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
796  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
797  *
798  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
799  *
800  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
801  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
802  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
803  */
804 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
805                               unsigned long address, unsigned int flags,
806                               struct follow_page_context *ctx)
807 {
808         pgd_t *pgd;
809         struct page *page;
810         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
811
812         ctx->page_mask = 0;
813
814         /* make this handle hugepd */
815         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
816         if (!IS_ERR(page)) {
817                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
818                 return page;
819         }
820
821         pgd = pgd_offset(mm, address);
822
823         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
824                 return no_page_table(vma, flags);
825
826         if (pgd_huge(*pgd)) {
827                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
828                 if (page)
829                         return page;
830                 return no_page_table(vma, flags);
831         }
832         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
833                 page = follow_huge_pd(vma, address,
834                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
835                                       PGDIR_SHIFT);
836                 if (page)
837                         return page;
838                 return no_page_table(vma, flags);
839         }
840
841         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
842 }
843
844 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
845                          unsigned int foll_flags)
846 {
847         struct follow_page_context ctx = { NULL };
848         struct page *page;
849
850         if (vma_is_secretmem(vma))
851                 return NULL;
852
853         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
854         if (ctx.pgmap)
855                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
856         return page;
857 }
858
859 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
860                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
861                 struct page **page)
862 {
863         pgd_t *pgd;
864         p4d_t *p4d;
865         pud_t *pud;
866         pmd_t *pmd;
867         pte_t *pte;
868         int ret = -EFAULT;
869
870         /* user gate pages are read-only */
871         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
872                 return -EFAULT;
873         if (address > TASK_SIZE)
874                 pgd = pgd_offset_k(address);
875         else
876                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
877         if (pgd_none(*pgd))
878                 return -EFAULT;
879         p4d = p4d_offset(pgd, address);
880         if (p4d_none(*p4d))
881                 return -EFAULT;
882         pud = pud_offset(p4d, address);
883         if (pud_none(*pud))
884                 return -EFAULT;
885         pmd = pmd_offset(pud, address);
886         if (!pmd_present(*pmd))
887                 return -EFAULT;
888         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
889         pte = pte_offset_map(pmd, address);
890         if (pte_none(*pte))
891                 goto unmap;
892         *vma = get_gate_vma(mm);
893         if (!page)
894                 goto out;
895         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
896         if (!*page) {
897                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
898                         goto unmap;
899                 *page = pte_page(*pte);
900         }
901         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
902                 ret = -ENOMEM;
903                 goto unmap;
904         }
905 out:
906         ret = 0;
907 unmap:
908         pte_unmap(pte);
909         return ret;
910 }
911
912 /*
913  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
914  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
915  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
916  */
917 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
918                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
919 {
920         unsigned int fault_flags = 0;
921         vm_fault_t ret;
922
923         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
924         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
925                 return -ENOENT;
926         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
927                 return -EFAULT;
928         if (*flags & FOLL_WRITE)
929                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
930         if (*flags & FOLL_REMOTE)
931                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
932         if (locked)
933                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
934         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
935                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
936         if (*flags & FOLL_TRIED) {
937                 /*
938                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
939                  * can co-exist
940                  */
941                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
942         }
943
944         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
945         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
946                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
947
948                 if (err)
949                         return err;
950                 BUG();
951         }
952
953         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
954                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
955                         *locked = 0;
956                 return -EBUSY;
957         }
958
959         /*
960          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
961          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
962          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
963          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
964          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
965          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
966          * reCOWed by userspace write).
967          */
968         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
969                 *flags |= FOLL_COW;
970         return 0;
971 }
972
973 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
974 {
975         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
976         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
977         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
978
979         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
980                 return -EFAULT;
981
982         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
983                 return -EFAULT;
984
985         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
986                 return -EOPNOTSUPP;
987
988         if (vma_is_secretmem(vma))
989                 return -EFAULT;
990
991         if (write) {
992                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
993                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
994                                 return -EFAULT;
995                         /*
996                          * We used to let the write,force case do COW in a
997                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
998                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
999                          * executable, without corrupting the file (yet only
1000                          * when that file had been opened for writing!).
1001                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1002                          * just reject it.
1003                          */
1004                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1005                                 return -EFAULT;
1006                 }
1007         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1008                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1009                         return -EFAULT;
1010                 /*
1011                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1012                  * have VM_MAYREAD set?
1013                  */
1014                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1015                         return -EFAULT;
1016         }
1017         /*
1018          * gups are always data accesses, not instruction
1019          * fetches, so execute=false here
1020          */
1021         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1022                 return -EFAULT;
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 /**
1027  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1028  * @mm:         mm_struct of target mm
1029  * @start:      starting user address
1030  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1031  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1032  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1033  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1034  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1035  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1036  *              Or NULL if the caller does not require them.
1037  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1038  *
1039  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1040  * number requested), or an error. Details about the return value:
1041  *
1042  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1043  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1044  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1045  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1046  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1047  *
1048  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1049  *
1050  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1051  *
1052  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1053  *
1054  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1055  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1056  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1057  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1058  *
1059  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1060  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1061  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1062  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1063  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1064  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1065  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1066  * locks can't be held over the syscall boundary.
1067  *
1068  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1069  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1070  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1071  * before put_page is called.
1072  *
1073  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1074  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1075  * have FOLL_NOWAIT.
1076  *
1077  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1078  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1079  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1080  * reading or writing and will not be released.
1081  *
1082  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1083  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1084  * you need some special @gup_flags.
1085  */
1086 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1087                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1088                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1089                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1090 {
1091         long ret = 0, i = 0;
1092         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1093         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1094
1095         if (!nr_pages)
1096                 return 0;
1097
1098         start = untagged_addr(start);
1099
1100         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1101
1102         /*
1103          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1104          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1105          * using the address space
1106          */
1107         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1108                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1109
1110         do {
1111                 struct page *page;
1112                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1113                 unsigned int page_increm;
1114
1115                 /* first iteration or cross vma bound */
1116                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1117                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1118                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1119                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1120                                                 gup_flags, &vma,
1121                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1122                                 if (ret)
1123                                         goto out;
1124                                 ctx.page_mask = 0;
1125                                 goto next_page;
1126                         }
1127
1128                         if (!vma) {
1129                                 ret = -EFAULT;
1130                                 goto out;
1131                         }
1132                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1133                         if (ret)
1134                                 goto out;
1135
1136                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1137                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1138                                                 &start, &nr_pages, i,
1139                                                 gup_flags, locked);
1140                                 if (locked && *locked == 0) {
1141                                         /*
1142                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1143                                          * and we've lost mmap_lock.
1144                                          * We must stop here.
1145                                          */
1146                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1147                                         goto out;
1148                                 }
1149                                 continue;
1150                         }
1151                 }
1152 retry:
1153                 /*
1154                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1155                  * potentially allocating memory.
1156                  */
1157                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1158                         ret = -EINTR;
1159                         goto out;
1160                 }
1161                 cond_resched();
1162
1163                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1164                 if (!page) {
1165                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1166                         switch (ret) {
1167                         case 0:
1168                                 goto retry;
1169                         case -EBUSY:
1170                                 ret = 0;
1171                                 fallthrough;
1172                         case -EFAULT:
1173                         case -ENOMEM:
1174                         case -EHWPOISON:
1175                                 goto out;
1176                         case -ENOENT:
1177                                 goto next_page;
1178                         }
1179                         BUG();
1180                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1181                         /*
1182                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1183                          * struct page.
1184                          */
1185                         goto next_page;
1186                 } else if (IS_ERR(page)) {
1187                         ret = PTR_ERR(page);
1188                         goto out;
1189                 }
1190                 if (pages) {
1191                         pages[i] = page;
1192                         flush_anon_page(vma, page, start);
1193                         flush_dcache_page(page);
1194                         ctx.page_mask = 0;
1195                 }
1196 next_page:
1197                 if (vmas) {
1198                         vmas[i] = vma;
1199                         ctx.page_mask = 0;
1200                 }
1201                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1202                 if (page_increm > nr_pages)
1203                         page_increm = nr_pages;
1204                 i += page_increm;
1205                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1206                 nr_pages -= page_increm;
1207         } while (nr_pages);
1208 out:
1209         if (ctx.pgmap)
1210                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1211         return i ? i : ret;
1212 }
1213
1214 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1215                               unsigned int fault_flags)
1216 {
1217         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1218         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1219         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1220
1221         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1222                 return false;
1223
1224         /*
1225          * The architecture might have a hardware protection
1226          * mechanism other than read/write that can deny access.
1227          *
1228          * gup always represents data access, not instruction
1229          * fetches, so execute=false here:
1230          */
1231         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1232                 return false;
1233
1234         return true;
1235 }
1236
1237 /**
1238  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1239  * @mm:         mm_struct of target mm
1240  * @address:    user address
1241  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1242  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1243  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1244  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1245  *
1246  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1247  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1248  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1249  * trying again.
1250  *
1251  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1252  *
1253  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1254  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1255  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1256  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1257  *
1258  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1259  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1260  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1261  * succeed.
1262  *
1263  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1264  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1265  */
1266 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1267                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1268                      bool *unlocked)
1269 {
1270         struct vm_area_struct *vma;
1271         vm_fault_t ret;
1272
1273         address = untagged_addr(address);
1274
1275         if (unlocked)
1276                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1277
1278 retry:
1279         vma = find_extend_vma(mm, address);
1280         if (!vma || address < vma->vm_start)
1281                 return -EFAULT;
1282
1283         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1284                 return -EFAULT;
1285
1286         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1287             fatal_signal_pending(current))
1288                 return -EINTR;
1289
1290         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1291         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1292                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1293
1294                 if (err)
1295                         return err;
1296                 BUG();
1297         }
1298
1299         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1300                 mmap_read_lock(mm);
1301                 *unlocked = true;
1302                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1303                 goto retry;
1304         }
1305
1306         return 0;
1307 }
1308 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1309
1310 /*
1311  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1312  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1313  */
1314 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1315                                                 unsigned long start,
1316                                                 unsigned long nr_pages,
1317                                                 struct page **pages,
1318                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1319                                                 int *locked,
1320                                                 unsigned int flags)
1321 {
1322         long ret, pages_done;
1323         bool lock_dropped;
1324
1325         if (locked) {
1326                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1327                 BUG_ON(vmas);
1328                 /* check caller initialized locked */
1329                 BUG_ON(*locked != 1);
1330         }
1331
1332         if (flags & FOLL_PIN)
1333                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1334
1335         /*
1336          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1337          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1338          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1339          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1340          *
1341          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1342          * that here, as any failures will be obvious enough.
1343          */
1344         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1345                 flags |= FOLL_GET;
1346
1347         pages_done = 0;
1348         lock_dropped = false;
1349         for (;;) {
1350                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1351                                        vmas, locked);
1352                 if (!locked)
1353                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1354                         return ret;
1355
1356                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1357                 if (!*locked) {
1358                         BUG_ON(ret < 0);
1359                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1360                 }
1361
1362                 if (ret > 0) {
1363                         nr_pages -= ret;
1364                         pages_done += ret;
1365                         if (!nr_pages)
1366                                 break;
1367                 }
1368                 if (*locked) {
1369                         /*
1370                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1371                          * FOLL_NOWAIT.
1372                          */
1373                         if (!pages_done)
1374                                 pages_done = ret;
1375                         break;
1376                 }
1377                 /*
1378                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1379                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1380                  */
1381                 if (likely(pages))
1382                         pages += ret;
1383                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1384                 lock_dropped = true;
1385
1386 retry:
1387                 /*
1388                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1389                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1390                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1391                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1392                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1393                  */
1394
1395                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1396                         if (!pages_done)
1397                                 pages_done = -EINTR;
1398                         break;
1399                 }
1400
1401                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1402                 if (ret) {
1403                         BUG_ON(ret > 0);
1404                         if (!pages_done)
1405                                 pages_done = ret;
1406                         break;
1407                 }
1408
1409                 *locked = 1;
1410                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1411                                        pages, NULL, locked);
1412                 if (!*locked) {
1413                         /* Continue to retry until we succeeded */
1414                         BUG_ON(ret != 0);
1415                         goto retry;
1416                 }
1417                 if (ret != 1) {
1418                         BUG_ON(ret > 1);
1419                         if (!pages_done)
1420                                 pages_done = ret;
1421                         break;
1422                 }
1423                 nr_pages--;
1424                 pages_done++;
1425                 if (!nr_pages)
1426                         break;
1427                 if (likely(pages))
1428                         pages++;
1429                 start += PAGE_SIZE;
1430         }
1431         if (lock_dropped && *locked) {
1432                 /*
1433                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1434                  * and so the critical section protected by it was lost.
1435                  */
1436                 mmap_read_unlock(mm);
1437                 *locked = 0;
1438         }
1439         return pages_done;
1440 }
1441
1442 /**
1443  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1444  * @vma:   target vma
1445  * @start: start address
1446  * @end:   end address
1447  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1448  *
1449  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1450  *
1451  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1452  * code on error.
1453  *
1454  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1455  *
1456  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1457  * be unperturbed.
1458  *
1459  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1460  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1461  */
1462 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1463                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1464 {
1465         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1466         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1467         int gup_flags;
1468
1469         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1470         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1471         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1472         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1473         mmap_assert_locked(mm);
1474
1475         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1476         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1477                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1478         /*
1479          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1480          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1481          * and we would not want to dirty them for nothing.
1482          */
1483         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1484                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1485
1486         /*
1487          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1488          * other than PROT_NONE.
1489          */
1490         if (vma_is_accessible(vma))
1491                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1492
1493         /*
1494          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1495          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1496          */
1497         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1498                                 NULL, NULL, locked);
1499 }
1500
1501 /*
1502  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1503  *                            given VMA range readable/writable
1504  *
1505  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1506  *
1507  * @vma: target vma
1508  * @start: start address
1509  * @end: end address
1510  * @write: whether to prefault readable or writable
1511  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1512  *
1513  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1514  * code on error (see __get_user_pages()).
1515  *
1516  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1517  * covered by the VMA.
1518  *
1519  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1520  *
1521  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1522  * it's released, *@locked will be set to 0.
1523  */
1524 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1525                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1526 {
1527         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1528         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1529         int gup_flags;
1530
1531         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1532         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1533         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1534         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1535         mmap_assert_locked(mm);
1536
1537         /*
1538          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1539          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1540          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1541          *             in the page table.
1542          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1543          *                a poisoned page.
1544          * FOLL_POPULATE: Always populate memory with VM_LOCKONFAULT.
1545          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1546          */
1547         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK | FOLL_HWPOISON;
1548         if (write)
1549                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1550
1551         /*
1552          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1553          * problems or incompatible mappings.
1554          */
1555         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1556                 return -EINVAL;
1557
1558         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1559                                 NULL, NULL, locked);
1560 }
1561
1562 /*
1563  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1564  *
1565  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1566  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1567  * mmap_lock must not be held.
1568  */
1569 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1570 {
1571         struct mm_struct *mm = current->mm;
1572         unsigned long end, nstart, nend;
1573         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1574         int locked = 0;
1575         long ret = 0;
1576
1577         end = start + len;
1578
1579         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1580                 /*
1581                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1582                  * Find first corresponding VMA.
1583                  */
1584                 if (!locked) {
1585                         locked = 1;
1586                         mmap_read_lock(mm);
1587                         vma = find_vma(mm, nstart);
1588                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1589                         vma = vma->vm_next;
1590                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1591                         break;
1592                 /*
1593                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1594                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1595                  */
1596                 nend = min(end, vma->vm_end);
1597                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1598                         continue;
1599                 if (nstart < vma->vm_start)
1600                         nstart = vma->vm_start;
1601                 /*
1602                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1603                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1604                  * if the vma was already munlocked.
1605                  */
1606                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1607                 if (ret < 0) {
1608                         if (ignore_errors) {
1609                                 ret = 0;
1610                                 continue;       /* continue at next VMA */
1611                         }
1612                         break;
1613                 }
1614                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1615                 ret = 0;
1616         }
1617         if (locked)
1618                 mmap_read_unlock(mm);
1619         return ret;     /* 0 or negative error code */
1620 }
1621 #else /* CONFIG_MMU */
1622 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1623                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1624                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1625                 unsigned int foll_flags)
1626 {
1627         struct vm_area_struct *vma;
1628         unsigned long vm_flags;
1629         long i;
1630
1631         /* calculate required read or write permissions.
1632          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1633          */
1634         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1635                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1636         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1637                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1638
1639         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1640                 vma = find_vma(mm, start);
1641                 if (!vma)
1642                         goto finish_or_fault;
1643
1644                 /* protect what we can, including chardevs */
1645                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1646                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1647                         goto finish_or_fault;
1648
1649                 if (pages) {
1650                         pages[i] = virt_to_page(start);
1651                         if (pages[i])
1652                                 get_page(pages[i]);
1653                 }
1654                 if (vmas)
1655                         vmas[i] = vma;
1656                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1657         }
1658
1659         return i;
1660
1661 finish_or_fault:
1662         return i ? : -EFAULT;
1663 }
1664 #endif /* !CONFIG_MMU */
1665
1666 /**
1667  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1668  * @uaddr: start of address range
1669  * @size: size of address range
1670  *
1671  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1672  * copy_from_user()).
1673  */
1674 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1675 {
1676         char __user *start = uaddr, *end;
1677
1678         if (unlikely(size == 0))
1679                 return 0;
1680         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1681                 return size;
1682         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1683                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1684                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1685         }
1686         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1687         if (unlikely(end < start))
1688                 end = NULL;
1689         while (uaddr != end) {
1690                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1691                 uaddr += PAGE_SIZE;
1692         }
1693
1694 out:
1695         user_write_access_end();
1696         if (size > uaddr - start)
1697                 return size - (uaddr - start);
1698         return 0;
1699 }
1700 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1701
1702 /*
1703  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1704  * @uaddr: start of address range
1705  * @size: length of address range
1706  *
1707  * Faults in an address range using get_user_pages, i.e., without triggering
1708  * hardware page faults.  This is primarily useful when we already know that
1709  * some or all of the pages in the address range aren't in memory.
1710  *
1711  * Other than fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1712  *
1713  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1714  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1715  * time.
1716  *
1717  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1718  * copy_from_user().
1719  */
1720 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1721 {
1722         unsigned long start = (unsigned long)untagged_addr(uaddr);
1723         unsigned long end, nstart, nend;
1724         struct mm_struct *mm = current->mm;
1725         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1726         int locked = 0;
1727
1728         nstart = start & PAGE_MASK;
1729         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1730         if (end < nstart)
1731                 end = 0;
1732         for (; nstart != end; nstart = nend) {
1733                 unsigned long nr_pages;
1734                 long ret;
1735
1736                 if (!locked) {
1737                         locked = 1;
1738                         mmap_read_lock(mm);
1739                         vma = find_vma(mm, nstart);
1740                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1741                         vma = vma->vm_next;
1742                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1743                         break;
1744                 nend = end ? min(end, vma->vm_end) : vma->vm_end;
1745                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1746                         continue;
1747                 if (nstart < vma->vm_start)
1748                         nstart = vma->vm_start;
1749                 nr_pages = (nend - nstart) / PAGE_SIZE;
1750                 ret = __get_user_pages_locked(mm, nstart, nr_pages,
1751                                               NULL, NULL, &locked,
1752                                               FOLL_TOUCH | FOLL_WRITE);
1753                 if (ret <= 0)
1754                         break;
1755                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1756         }
1757         if (locked)
1758                 mmap_read_unlock(mm);
1759         if (nstart == end)
1760                 return 0;
1761         return size - min_t(size_t, nstart - start, size);
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1764
1765 /**
1766  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1767  * @uaddr: start of user address range
1768  * @size: size of user address range
1769  *
1770  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1771  * copy_from_user()).
1772  */
1773 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1774 {
1775         const char __user *start = uaddr, *end;
1776         volatile char c;
1777
1778         if (unlikely(size == 0))
1779                 return 0;
1780         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1781                 return size;
1782         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1783                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1784                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1785         }
1786         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1787         if (unlikely(end < start))
1788                 end = NULL;
1789         while (uaddr != end) {
1790                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1791                 uaddr += PAGE_SIZE;
1792         }
1793
1794 out:
1795         user_read_access_end();
1796         (void)c;
1797         if (size > uaddr - start)
1798                 return size - (uaddr - start);
1799         return 0;
1800 }
1801 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1802
1803 /**
1804  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1805  * @addr: user address
1806  *
1807  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1808  * to be freed afterwards by put_page().
1809  *
1810  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1811  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1812  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1813  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1814  *
1815  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1816  */
1817 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1818 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1819 {
1820         struct mm_struct *mm = current->mm;
1821         struct page *page;
1822         int locked = 1;
1823         int ret;
1824
1825         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1826                 return NULL;
1827         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1828                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1829         if (locked)
1830                 mmap_read_unlock(mm);
1831         return (ret == 1) ? page : NULL;
1832 }
1833 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1834
1835 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1836 /*
1837  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1838  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1839  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1840  * Return negative error if migration fails.
1841  */
1842 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1843                                             struct page **pages,
1844                                             unsigned int gup_flags)
1845 {
1846         unsigned long i;
1847         unsigned long isolation_error_count = 0;
1848         bool drain_allow = true;
1849         LIST_HEAD(movable_page_list);
1850         long ret = 0;
1851         struct page *prev_head = NULL;
1852         struct page *head;
1853         struct migration_target_control mtc = {
1854                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1855                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1856         };
1857
1858         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1859                 head = compound_head(pages[i]);
1860                 if (head == prev_head)
1861                         continue;
1862                 prev_head = head;
1863                 /*
1864                  * If we get a movable page, since we are going to be pinning
1865                  * these entries, try to move them out if possible.
1866                  */
1867                 if (!is_pinnable_page(head)) {
1868                         if (PageHuge(head)) {
1869                                 if (!isolate_huge_page(head, &movable_page_list))
1870                                         isolation_error_count++;
1871                         } else {
1872                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1873                                         lru_add_drain_all();
1874                                         drain_allow = false;
1875                                 }
1876
1877                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1878                                         isolation_error_count++;
1879                                         continue;
1880                                 }
1881                                 list_add_tail(&head->lru, &movable_page_list);
1882                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1883                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1884                                                     page_is_file_lru(head),
1885                                                     thp_nr_pages(head));
1886                         }
1887                 }
1888         }
1889
1890         /*
1891          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1892          * in the correct zone.
1893          */
1894         if (list_empty(&movable_page_list) && !isolation_error_count)
1895                 return nr_pages;
1896
1897         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1898                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1899         } else {
1900                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1901                         put_page(pages[i]);
1902         }
1903         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1904                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1905                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1906                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1907                 if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1908                         putback_movable_pages(&movable_page_list);
1909         }
1910
1911         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1912 }
1913 #else
1914 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1915                                             struct page **pages,
1916                                             unsigned int gup_flags)
1917 {
1918         return nr_pages;
1919 }
1920 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1921
1922 /*
1923  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1924  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1925  */
1926 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1927                                   unsigned long start,
1928                                   unsigned long nr_pages,
1929                                   struct page **pages,
1930                                   struct vm_area_struct **vmas,
1931                                   unsigned int gup_flags)
1932 {
1933         unsigned int flags;
1934         long rc;
1935
1936         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1937                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1938                                                NULL, gup_flags);
1939         flags = memalloc_pin_save();
1940         do {
1941                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1942                                              NULL, gup_flags);
1943                 if (rc <= 0)
1944                         break;
1945                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1946         } while (!rc);
1947         memalloc_pin_restore(flags);
1948
1949         return rc;
1950 }
1951
1952 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1953 {
1954         /*
1955          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1956          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1957          */
1958         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1959                 return false;
1960         /*
1961          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1962          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1963          * FOLL_PIN.
1964          */
1965         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1966                 return false;
1967
1968         return true;
1969 }
1970
1971 #ifdef CONFIG_MMU
1972 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1973                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1974                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1975                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1976 {
1977         /*
1978          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1979          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1980          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1981          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1982          * allow what we can.
1983          */
1984         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1985                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1986                         return -EINVAL;
1987                 /*
1988                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1989                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1990                  */
1991                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1992                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1993                                              FOLL_REMOTE);
1994         }
1995
1996         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1997                                        locked,
1998                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1999 }
2000
2001 /**
2002  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2003  * @mm:         mm_struct of target mm
2004  * @start:      starting user address
2005  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2006  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2007  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2008  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2009  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2010  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2011  *              Or NULL if the caller does not require them.
2012  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2013  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2014  *              utilised. Lock must initially be held.
2015  *
2016  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2017  * number requested), or an error. Details about the return value:
2018  *
2019  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2020  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2021  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2022  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2023  *
2024  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2025  *
2026  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2027  *
2028  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2029  *
2030  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2031  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2032  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2033  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2034  *
2035  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2036  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2037  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2038  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2039  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2040  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2041  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2042  * locks can't be held over the syscall boundary.
2043  *
2044  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2045  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2046  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2047  *
2048  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2049  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2050  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2051  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2052  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2053  *
2054  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2055  *
2056  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2057  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2058  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2059  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2060  */
2061 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2062                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2063                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2064                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2065 {
2066         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2067                 return -EINVAL;
2068
2069         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2070                                        pages, vmas, locked);
2071 }
2072 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2073
2074 #else /* CONFIG_MMU */
2075 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2076                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2077                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2078                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2079 {
2080         return 0;
2081 }
2082
2083 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2084                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2085                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2086                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2087 {
2088         return 0;
2089 }
2090 #endif /* !CONFIG_MMU */
2091
2092 /**
2093  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2094  * @start:      starting user address
2095  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2096  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2097  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2098  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2099  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2100  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2101  *              Or NULL if the caller does not require them.
2102  *
2103  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2104  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2105  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2106  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2107  */
2108 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2109                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2110                 struct vm_area_struct **vmas)
2111 {
2112         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2113                 return -EINVAL;
2114
2115         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2116                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2117 }
2118 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2119
2120 /**
2121  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
2122  *
2123  * @start:      starting user address
2124  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2125  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2126  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2127  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2128  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2129  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2130  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2131  *              utilised. Lock must initially be held.
2132  *
2133  * It is suitable to replace the form:
2134  *
2135  *      mmap_read_lock(mm);
2136  *      do_something()
2137  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2138  *      mmap_read_unlock(mm);
2139  *
2140  *  to:
2141  *
2142  *      int locked = 1;
2143  *      mmap_read_lock(mm);
2144  *      do_something()
2145  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
2146  *      if (locked)
2147  *          mmap_read_unlock(mm);
2148  *
2149  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2150  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2151  * get_user_pages_unlocked().
2152  *
2153  */
2154 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2155                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2156                            int *locked)
2157 {
2158         /*
2159          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2160          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2161          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2162          * disallow this option for now.
2163          */
2164         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2165                 return -EINVAL;
2166         /*
2167          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2168          * never directly by the caller, so enforce that:
2169          */
2170         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2171                 return -EINVAL;
2172
2173         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2174                                        pages, NULL, locked,
2175                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2176 }
2177 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2178
2179 /*
2180  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2181  *
2182  *      mmap_read_lock(mm);
2183  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2184  *      mmap_read_unlock(mm);
2185  *
2186  *  with:
2187  *
2188  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2189  *
2190  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2191  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2192  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2193  */
2194 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2195                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2196 {
2197         struct mm_struct *mm = current->mm;
2198         int locked = 1;
2199         long ret;
2200
2201         /*
2202          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2203          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2204          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2205          * disallow this option for now.
2206          */
2207         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2208                 return -EINVAL;
2209
2210         mmap_read_lock(mm);
2211         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2212                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2213         if (locked)
2214                 mmap_read_unlock(mm);
2215         return ret;
2216 }
2217 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2218
2219 /*
2220  * Fast GUP
2221  *
2222  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2223  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2224  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2225  * block any THP splits.
2226  *
2227  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2228  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2229  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2230  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2231  *
2232  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2233  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2234  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2235  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2236  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2237  *
2238  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2239  * are currently made:
2240  *
2241  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2242  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2243  *
2244  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2245  *
2246  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2247  *
2248  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2249  *
2250  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2251  */
2252 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2253
2254 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2255                                             unsigned int flags,
2256                                             struct page **pages)
2257 {
2258         while ((*nr) - nr_start) {
2259                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2260
2261                 ClearPageReferenced(page);
2262                 if (flags & FOLL_PIN)
2263                         unpin_user_page(page);
2264                 else
2265                         put_page(page);
2266         }
2267 }
2268
2269 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2270 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2271                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2272 {
2273         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2274         int nr_start = *nr, ret = 0;
2275         pte_t *ptep, *ptem;
2276
2277         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2278         do {
2279                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2280                 struct page *head, *page;
2281
2282                 /*
2283                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2284                  * path using the pte_protnone check.
2285                  */
2286                 if (pte_protnone(pte))
2287                         goto pte_unmap;
2288
2289                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2290                         goto pte_unmap;
2291
2292                 if (pte_devmap(pte)) {
2293                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2294                                 goto pte_unmap;
2295
2296                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2297                         if (unlikely(!pgmap)) {
2298                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2299                                 goto pte_unmap;
2300                         }
2301                 } else if (pte_special(pte))
2302                         goto pte_unmap;
2303
2304                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2305                 page = pte_page(pte);
2306
2307                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2308                 if (!head)
2309                         goto pte_unmap;
2310
2311                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2312                         put_compound_head(head, 1, flags);
2313                         goto pte_unmap;
2314                 }
2315
2316                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2317                         put_compound_head(head, 1, flags);
2318                         goto pte_unmap;
2319                 }
2320
2321                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2322
2323                 /*
2324                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2325                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2326                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2327                  * details.
2328                  */
2329                 if (flags & FOLL_PIN) {
2330                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2331                         if (ret) {
2332                                 unpin_user_page(page);
2333                                 goto pte_unmap;
2334                         }
2335                 }
2336                 SetPageReferenced(page);
2337                 pages[*nr] = page;
2338                 (*nr)++;
2339
2340         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2341
2342         ret = 1;
2343
2344 pte_unmap:
2345         if (pgmap)
2346                 put_dev_pagemap(pgmap);
2347         pte_unmap(ptem);
2348         return ret;
2349 }
2350 #else
2351
2352 /*
2353  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2354  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2355  * to be special.
2356  *
2357  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2358  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2359  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2360  */
2361 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2362                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2363 {
2364         return 0;
2365 }
2366 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2367
2368 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2369 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2370                              unsigned long end, unsigned int flags,
2371                              struct page **pages, int *nr)
2372 {
2373         int nr_start = *nr;
2374         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2375
2376         do {
2377                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2378
2379                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2380                 if (unlikely(!pgmap)) {
2381                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2382                         break;
2383                 }
2384                 SetPageReferenced(page);
2385                 pages[*nr] = page;
2386                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2387                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2388                         break;
2389                 }
2390                 (*nr)++;
2391                 pfn++;
2392         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2393
2394         put_dev_pagemap(pgmap);
2395         return addr == end;
2396 }
2397
2398 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2399                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2400                                  struct page **pages, int *nr)
2401 {
2402         unsigned long fault_pfn;
2403         int nr_start = *nr;
2404
2405         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2406         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2407                 return 0;
2408
2409         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2410                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2411                 return 0;
2412         }
2413         return 1;
2414 }
2415
2416 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2417                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2418                                  struct page **pages, int *nr)
2419 {
2420         unsigned long fault_pfn;
2421         int nr_start = *nr;
2422
2423         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2424         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2425                 return 0;
2426
2427         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2428                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2429                 return 0;
2430         }
2431         return 1;
2432 }
2433 #else
2434 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2435                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2436                                  struct page **pages, int *nr)
2437 {
2438         BUILD_BUG();
2439         return 0;
2440 }
2441
2442 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2443                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2444                                  struct page **pages, int *nr)
2445 {
2446         BUILD_BUG();
2447         return 0;
2448 }
2449 #endif
2450
2451 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2452                            unsigned long end, struct page **pages)
2453 {
2454         int nr;
2455
2456         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2457                 pages[nr++] = page++;
2458
2459         return nr;
2460 }
2461
2462 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2463 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2464                                       unsigned long sz)
2465 {
2466         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2467         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2468 }
2469
2470 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2471                        unsigned long end, unsigned int flags,
2472                        struct page **pages, int *nr)
2473 {
2474         unsigned long pte_end;
2475         struct page *head, *page;
2476         pte_t pte;
2477         int refs;
2478
2479         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2480         if (pte_end < end)
2481                 end = pte_end;
2482
2483         pte = huge_ptep_get(ptep);
2484
2485         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2486                 return 0;
2487
2488         /* hugepages are never "special" */
2489         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2490
2491         head = pte_page(pte);
2492         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2493         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2494
2495         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2496         if (!head)
2497                 return 0;
2498
2499         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2500                 put_compound_head(head, refs, flags);
2501                 return 0;
2502         }
2503
2504         *nr += refs;
2505         SetPageReferenced(head);
2506         return 1;
2507 }
2508
2509 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2510                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2511                 struct page **pages, int *nr)
2512 {
2513         pte_t *ptep;
2514         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2515         unsigned long next;
2516
2517         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2518         do {
2519                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2520                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2521                         return 0;
2522         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2523
2524         return 1;
2525 }
2526 #else
2527 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2528                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2529                 struct page **pages, int *nr)
2530 {
2531         return 0;
2532 }
2533 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2534
2535 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2536                         unsigned long end, unsigned int flags,
2537                         struct page **pages, int *nr)
2538 {
2539         struct page *head, *page;
2540         int refs;
2541
2542         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2543                 return 0;
2544
2545         if (pmd_devmap(orig)) {
2546                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2547                         return 0;
2548                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2549                                              pages, nr);
2550         }
2551
2552         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2553         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2554
2555         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2556         if (!head)
2557                 return 0;
2558
2559         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2560                 put_compound_head(head, refs, flags);
2561                 return 0;
2562         }
2563
2564         *nr += refs;
2565         SetPageReferenced(head);
2566         return 1;
2567 }
2568
2569 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2570                         unsigned long end, unsigned int flags,
2571                         struct page **pages, int *nr)
2572 {
2573         struct page *head, *page;
2574         int refs;
2575
2576         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2577                 return 0;
2578
2579         if (pud_devmap(orig)) {
2580                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2581                         return 0;
2582                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2583                                              pages, nr);
2584         }
2585
2586         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2587         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2588
2589         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2590         if (!head)
2591                 return 0;
2592
2593         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2594                 put_compound_head(head, refs, flags);
2595                 return 0;
2596         }
2597
2598         *nr += refs;
2599         SetPageReferenced(head);
2600         return 1;
2601 }
2602
2603 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2604                         unsigned long end, unsigned int flags,
2605                         struct page **pages, int *nr)
2606 {
2607         int refs;
2608         struct page *head, *page;
2609
2610         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2611                 return 0;
2612
2613         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2614
2615         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2616         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2617
2618         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2619         if (!head)
2620                 return 0;
2621
2622         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2623                 put_compound_head(head, refs, flags);
2624                 return 0;
2625         }
2626
2627         *nr += refs;
2628         SetPageReferenced(head);
2629         return 1;
2630 }
2631
2632 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2633                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2634 {
2635         unsigned long next;
2636         pmd_t *pmdp;
2637
2638         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2639         do {
2640                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2641
2642                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2643                 if (!pmd_present(pmd))
2644                         return 0;
2645
2646                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2647                              pmd_devmap(pmd))) {
2648                         /*
2649                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2650                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2651                          * can be serialised against THP migration.
2652                          */
2653                         if (pmd_protnone(pmd))
2654                                 return 0;
2655
2656                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2657                                 pages, nr))
2658                                 return 0;
2659
2660                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2661                         /*
2662                          * architecture have different format for hugetlbfs
2663                          * pmd format and THP pmd format
2664                          */
2665                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2666                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2667                                 return 0;
2668                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2669                         return 0;
2670         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2671
2672         return 1;
2673 }
2674
2675 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2676                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2677 {
2678         unsigned long next;
2679         pud_t *pudp;
2680
2681         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2682         do {
2683                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2684
2685                 next = pud_addr_end(addr, end);
2686                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2687                         return 0;
2688                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2689                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2690                                           pages, nr))
2691                                 return 0;
2692                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2693                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2694                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2695                                 return 0;
2696                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2697                         return 0;
2698         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2699
2700         return 1;
2701 }
2702
2703 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2704                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2705 {
2706         unsigned long next;
2707         p4d_t *p4dp;
2708
2709         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2710         do {
2711                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2712
2713                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2714                 if (p4d_none(p4d))
2715                         return 0;
2716                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2717                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2718                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2719                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2720                                 return 0;
2721                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2722                         return 0;
2723         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2724
2725         return 1;
2726 }
2727
2728 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2729                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2730 {
2731         unsigned long next;
2732         pgd_t *pgdp;
2733
2734         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2735         do {
2736                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2737
2738                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2739                 if (pgd_none(pgd))
2740                         return;
2741                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2742                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2743                                           pages, nr))
2744                                 return;
2745                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2746                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2747                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2748                                 return;
2749                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2750                         return;
2751         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2752 }
2753 #else
2754 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2755                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2756 {
2757 }
2758 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2759
2760 #ifndef gup_fast_permitted
2761 /*
2762  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2763  * we need to fall back to the slow version:
2764  */
2765 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2766 {
2767         return true;
2768 }
2769 #endif
2770
2771 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2772                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2773 {
2774         int ret;
2775
2776         /*
2777          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2778          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2779          */
2780         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2781                 mmap_read_lock(current->mm);
2782                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2783                                             start, nr_pages,
2784                                             pages, NULL, gup_flags);
2785                 mmap_read_unlock(current->mm);
2786         } else {
2787                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2788                                               pages, gup_flags);
2789         }
2790
2791         return ret;
2792 }
2793
2794 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2795                                             unsigned long end,
2796                                             unsigned int gup_flags,
2797                                             struct page **pages)
2798 {
2799         unsigned long flags;
2800         int nr_pinned = 0;
2801         unsigned seq;
2802
2803         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2804             !gup_fast_permitted(start, end))
2805                 return 0;
2806
2807         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2808                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2809                 if (seq & 1)
2810                         return 0;
2811         }
2812
2813         /*
2814          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2815          * general purpose use of this routine.
2816          *
2817          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2818          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2819          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2820          *
2821          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2822          * that come from THPs splitting.
2823          */
2824         local_irq_save(flags);
2825         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2826         local_irq_restore(flags);
2827
2828         /*
2829          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2830          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2831          */
2832         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2833                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2834                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2835                         return 0;
2836                 }
2837         }
2838         return nr_pinned;
2839 }
2840
2841 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2842                                         unsigned long nr_pages,
2843                                         unsigned int gup_flags,
2844                                         struct page **pages)
2845 {
2846         unsigned long len, end;
2847         unsigned long nr_pinned;
2848         int ret;
2849
2850         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2851                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2852                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2853                 return -EINVAL;
2854
2855         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2856                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2857
2858         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2859                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2860
2861         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2862         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2863         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2864                 return 0;
2865         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2866                 return -EFAULT;
2867
2868         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2869         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2870                 return nr_pinned;
2871
2872         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2873         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2874         pages += nr_pinned;
2875         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2876                                       pages);
2877         if (ret < 0) {
2878                 /*
2879                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2880                  * returning -errno is not an option
2881                  */
2882                 if (nr_pinned)
2883                         return nr_pinned;
2884                 return ret;
2885         }
2886         return ret + nr_pinned;
2887 }
2888
2889 /**
2890  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2891  * @start:      starting user address
2892  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2893  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2894  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2895  *              Should be at least nr_pages long.
2896  *
2897  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2898  * the regular GUP.
2899  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2900  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2901  *
2902  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2903  * pages pinned.
2904  *
2905  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2906  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2907  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2908  */
2909 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2910                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2911 {
2912         int nr_pinned;
2913         /*
2914          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2915          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2916          *
2917          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2918          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2919          */
2920         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2921
2922         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2923                                                  pages);
2924
2925         /*
2926          * As specified in the API description above, this routine is not
2927          * allowed to return negative values. However, the common core
2928          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2929          * Therefore, correct for that here:
2930          */
2931         if (nr_pinned < 0)
2932                 nr_pinned = 0;
2933
2934         return nr_pinned;
2935 }
2936 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2937
2938 /**
2939  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2940  * @start:      starting user address
2941  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2942  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2943  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2944  *              Should be at least nr_pages long.
2945  *
2946  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2947  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2948  * calling get_user_pages().
2949  *
2950  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2951  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2952  * -errno.
2953  */
2954 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2955                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2956 {
2957         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2958                 return -EINVAL;
2959
2960         /*
2961          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2962          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2963          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2964          * request.
2965          */
2966         gup_flags |= FOLL_GET;
2967         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2968 }
2969 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2970
2971 /**
2972  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2973  *
2974  * @start:      starting user address
2975  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2976  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2977  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2978  *              Should be at least nr_pages long.
2979  *
2980  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2981  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2982  * the arguments here are identical.
2983  *
2984  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2985  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2986  */
2987 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2988                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2989 {
2990         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2991         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2992                 return -EINVAL;
2993
2994         gup_flags |= FOLL_PIN;
2995         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2996 }
2997 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2998
2999 /*
3000  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
3001  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
3002  *
3003  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
3004  */
3005 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3006                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3007 {
3008         int nr_pinned;
3009
3010         /*
3011          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3012          * rules require returning 0, rather than -errno:
3013          */
3014         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3015                 return 0;
3016         /*
3017          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3018          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3019          */
3020         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3021         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3022                                                  pages);
3023         /*
3024          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3025          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3026          * correct for that here:
3027          */
3028         if (nr_pinned < 0)
3029                 nr_pinned = 0;
3030
3031         return nr_pinned;
3032 }
3033 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3034
3035 /**
3036  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3037  *
3038  * @mm:         mm_struct of target mm
3039  * @start:      starting user address
3040  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3041  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3042  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3043  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3044  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3045  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3046  *              Or NULL if the caller does not require them.
3047  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3048  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3049  *              utilised. Lock must initially be held.
3050  *
3051  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3052  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3053  * the arguments here are identical.
3054  *
3055  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3056  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3057  */
3058 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3059                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3060                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3061                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3062 {
3063         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3064         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3065                 return -EINVAL;
3066
3067         gup_flags |= FOLL_PIN;
3068         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3069                                        pages, vmas, locked);
3070 }
3071 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3072
3073 /**
3074  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3075  *
3076  * @start:      starting user address
3077  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3078  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3079  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3080  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3081  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3082  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3083  *              Or NULL if the caller does not require them.
3084  *
3085  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3086  * FOLL_PIN is set.
3087  *
3088  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3089  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3090  */
3091 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3092                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3093                     struct vm_area_struct **vmas)
3094 {
3095         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3096         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3097                 return -EINVAL;
3098
3099         gup_flags |= FOLL_PIN;
3100         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3101                                      pages, vmas, gup_flags);
3102 }
3103 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3104
3105 /*
3106  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3107  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3108  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3109  */
3110 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3111                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3112 {
3113         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3114         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3115                 return -EINVAL;
3116
3117         gup_flags |= FOLL_PIN;
3118         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3119 }
3120 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
3121
3122 /*
3123  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
3124  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
3125  * FOLL_GET.
3126  */
3127 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3128                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3129                            int *locked)
3130 {
3131         /*
3132          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
3133          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
3134          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
3135          * disallow this option for now.
3136          */
3137         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
3138                 return -EINVAL;
3139
3140         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3141         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3142                 return -EINVAL;
3143
3144         gup_flags |= FOLL_PIN;
3145         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3146                                        pages, NULL, locked,
3147                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3148 }
3149 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);