Merge tag 'v5.18'
[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 /*
33  * Return the folio with ref appropriately incremented,
34  * or NULL if that failed.
35  */
36 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
37 {
38         struct folio *folio;
39
40 retry:
41         folio = page_folio(page);
42         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
43                 return NULL;
44         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
45                 return NULL;
46
47         /*
48          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
49          * could be that between calling page_folio() and the refcount
50          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
51          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
52          * we were given anymore.
53          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
54          * belongs to this folio.
55          */
56         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
57                 folio_put_refs(folio, refs);
58                 goto retry;
59         }
60
61         return folio;
62 }
63
64 /**
65  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
66  * @page:  pointer to page to be grabbed
67  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
68  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
69  *
70  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
71  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
72  *
73  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
74  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
75  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
76  *
77  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
78  *
79  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
80  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
81  *
82  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
83  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
84  *
85  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
86  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
87  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
88  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
89  */
90 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
91 {
92         if (flags & FOLL_GET)
93                 return try_get_folio(page, refs);
94         else if (flags & FOLL_PIN) {
95                 struct folio *folio;
96
97                 /*
98                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
99                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
100                  * path.
101                  */
102                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
103                              !is_pinnable_page(page)))
104                         return NULL;
105
106                 /*
107                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
108                  * point, the result won't be stable.
109                  */
110                 folio = try_get_folio(page, refs);
111                 if (!folio)
112                         return NULL;
113
114                 /*
115                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
116                  *
117                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
118                  * refcount field at least once, so that the folio really
119                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
120                  * try_get_folio() is left intact.
121                  */
122                 if (folio_test_large(folio))
123                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
124                 else
125                         folio_ref_add(folio,
126                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
127                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
128
129                 return folio;
130         }
131
132         WARN_ON_ONCE(1);
133         return NULL;
134 }
135
136 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
137 {
138         if (flags & FOLL_PIN) {
139                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
140                 if (folio_test_large(folio))
141                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
142                 else
143                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
144         }
145
146         folio_put_refs(folio, refs);
147 }
148
149 /**
150  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
151  * @page:    pointer to page to be grabbed
152  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
153  *
154  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
155  *
156  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
157  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
158  *
159  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
160  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
161  * "refs=1".
162  *
163  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
164  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
165  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
166  */
167 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
168 {
169         struct folio *folio = page_folio(page);
170
171         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
172         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
173                 return false;
174
175         if (flags & FOLL_GET)
176                 folio_ref_inc(folio);
177         else if (flags & FOLL_PIN) {
178                 /*
179                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
180                  * increment the normal page refcount field at least once,
181                  * so that the page really is pinned.
182                  */
183                 if (folio_test_large(folio)) {
184                         folio_ref_add(folio, 1);
185                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
186                 } else {
187                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
188                 }
189
190                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
191         }
192
193         return true;
194 }
195
196 /**
197  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
198  * @page:            pointer to page to be released
199  *
200  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
201  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
202  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
203  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
204  */
205 void unpin_user_page(struct page *page)
206 {
207         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
208 }
209 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
210
211 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
212                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
213 {
214         struct page *next = nth_page(start, i);
215         struct folio *folio = page_folio(next);
216         unsigned int nr = 1;
217
218         if (folio_test_large(folio))
219                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
220                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
221
222         *ntails = nr;
223         return folio;
224 }
225
226 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
227                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
228 {
229         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
230         unsigned int nr;
231
232         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
233                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
234                         break;
235         }
236
237         *ntails = nr - i;
238         return folio;
239 }
240
241 /**
242  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
243  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
244  * @npages: number of pages in the @pages array.
245  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
246  *
247  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
248  * variants called on that page.
249  *
250  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
251  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
252  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
253  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
254  *
255  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
256  *
257  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
258  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
259  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
260  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
261  *
262  */
263 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
264                                  bool make_dirty)
265 {
266         unsigned long i;
267         struct folio *folio;
268         unsigned int nr;
269
270         if (!make_dirty) {
271                 unpin_user_pages(pages, npages);
272                 return;
273         }
274
275         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
276                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
277                 /*
278                  * Checking PageDirty at this point may race with
279                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
280                  * cases:
281                  *
282                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
283                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
284                  * because clear_page_dirty_for_io() called
285                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
286                  * However, now the page is going to get written back,
287                  * which meets the original intention of setting it
288                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
289                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
290                  * back.
291                  *
292                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
293                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
294                  * written back, so it gets written back again in the
295                  * next writeback cycle. This is harmless.
296                  */
297                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
298                         folio_lock(folio);
299                         folio_mark_dirty(folio);
300                         folio_unlock(folio);
301                 }
302                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
303         }
304 }
305 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
306
307 /**
308  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
309  * gup-pinned page range
310  *
311  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
312  * @npages: number of consecutive pages to release.
313  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
314  *
315  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
316  * pin_user_pages() variants called on that page.
317  *
318  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
319  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
320  * page range was previously listed as clean.
321  *
322  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
323  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
324  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
325  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
326  *
327  */
328 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
329                                       bool make_dirty)
330 {
331         unsigned long i;
332         struct folio *folio;
333         unsigned int nr;
334
335         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
336                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
337                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
338                         folio_lock(folio);
339                         folio_mark_dirty(folio);
340                         folio_unlock(folio);
341                 }
342                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
343         }
344 }
345 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
346
347 /**
348  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
349  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
350  * @npages: number of pages in the @pages array.
351  *
352  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
353  *
354  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
355  */
356 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
357 {
358         unsigned long i;
359         struct folio *folio;
360         unsigned int nr;
361
362         /*
363          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
364          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
365          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
366          */
367         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
368                 return;
369
370         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
371                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
372                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
373         }
374 }
375 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
376
377 /*
378  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
379  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
380  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
381  */
382 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
383 {
384         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
385                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
386 }
387
388 #ifdef CONFIG_MMU
389 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
390                 unsigned int flags)
391 {
392         /*
393          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
394          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
395          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
396          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
397          * But we can only make this optimization where a hole would surely
398          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
399          */
400         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
401                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
402                 return ERR_PTR(-EFAULT);
403         return NULL;
404 }
405
406 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
407                 pte_t *pte, unsigned int flags)
408 {
409         if (flags & FOLL_TOUCH) {
410                 pte_t entry = *pte;
411
412                 if (flags & FOLL_WRITE)
413                         entry = pte_mkdirty(entry);
414                 entry = pte_mkyoung(entry);
415
416                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
417                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
418                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
419                 }
420         }
421
422         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
423         return -EEXIST;
424 }
425
426 /*
427  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
428  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
429  */
430 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
431 {
432         return pte_write(pte) ||
433                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
434 }
435
436 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
437                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
438                 struct dev_pagemap **pgmap)
439 {
440         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
441         struct page *page;
442         spinlock_t *ptl;
443         pte_t *ptep, pte;
444         int ret;
445
446         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
447         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
448                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
449                 return ERR_PTR(-EINVAL);
450 retry:
451         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
452                 return no_page_table(vma, flags);
453
454         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
455         pte = *ptep;
456         if (!pte_present(pte)) {
457                 swp_entry_t entry;
458                 /*
459                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
460                  * even while it is being migrated, so for that case we
461                  * need migration_entry_wait().
462                  */
463                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
464                         goto no_page;
465                 if (pte_none(pte))
466                         goto no_page;
467                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
468                 if (!is_migration_entry(entry))
469                         goto no_page;
470                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
471                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
472                 goto retry;
473         }
474         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
475                 goto no_page;
476         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
477                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
478                 return NULL;
479         }
480
481         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
482         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
483                 /*
484                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
485                  * case since they are only valid while holding the pgmap
486                  * reference.
487                  */
488                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
489                 if (*pgmap)
490                         page = pte_page(pte);
491                 else
492                         goto no_page;
493         } else if (unlikely(!page)) {
494                 if (flags & FOLL_DUMP) {
495                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
496                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
497                         goto out;
498                 }
499
500                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
501                         page = pte_page(pte);
502                 } else {
503                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
504                         page = ERR_PTR(ret);
505                         goto out;
506                 }
507         }
508
509         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
510         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
511                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
512                 goto out;
513         }
514         /*
515          * We need to make the page accessible if and only if we are going
516          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
517          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
518          */
519         if (flags & FOLL_PIN) {
520                 ret = arch_make_page_accessible(page);
521                 if (ret) {
522                         unpin_user_page(page);
523                         page = ERR_PTR(ret);
524                         goto out;
525                 }
526         }
527         if (flags & FOLL_TOUCH) {
528                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
529                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
530                         set_page_dirty(page);
531                 /*
532                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
533                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
534                  * mark_page_accessed().
535                  */
536                 mark_page_accessed(page);
537         }
538 out:
539         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
540         return page;
541 no_page:
542         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
543         if (!pte_none(pte))
544                 return NULL;
545         return no_page_table(vma, flags);
546 }
547
548 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
549                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
550                                     unsigned int flags,
551                                     struct follow_page_context *ctx)
552 {
553         pmd_t *pmd, pmdval;
554         spinlock_t *ptl;
555         struct page *page;
556         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
557
558         pmd = pmd_offset(pudp, address);
559         /*
560          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
561          * on the stack so that it will stop changing under the code.
562          */
563         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
564         if (pmd_none(pmdval))
565                 return no_page_table(vma, flags);
566         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
567                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
568                 if (page)
569                         return page;
570                 return no_page_table(vma, flags);
571         }
572         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
573                 page = follow_huge_pd(vma, address,
574                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
575                                       PMD_SHIFT);
576                 if (page)
577                         return page;
578                 return no_page_table(vma, flags);
579         }
580 retry:
581         if (!pmd_present(pmdval)) {
582                 /*
583                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
584                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
585                  */
586                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
587                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
588
589                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
590                         return no_page_table(vma, flags);
591
592                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
593                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
594                 /*
595                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
596                  * mmap_lock is held in read mode
597                  */
598                 if (pmd_none(pmdval))
599                         return no_page_table(vma, flags);
600                 goto retry;
601         }
602         if (pmd_devmap(pmdval)) {
603                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
604                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
605                 spin_unlock(ptl);
606                 if (page)
607                         return page;
608         }
609         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
610                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
611
612         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
613                 return no_page_table(vma, flags);
614
615 retry_locked:
616         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
617         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
618                 spin_unlock(ptl);
619                 return no_page_table(vma, flags);
620         }
621         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
622                 spin_unlock(ptl);
623                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
624                         return no_page_table(vma, flags);
625                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
626                 goto retry_locked;
627         }
628         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
629                 spin_unlock(ptl);
630                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
631         }
632         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
633                 int ret;
634                 page = pmd_page(*pmd);
635                 if (is_huge_zero_page(page)) {
636                         spin_unlock(ptl);
637                         ret = 0;
638                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
639                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
640                                 ret = -EBUSY;
641                 } else {
642                         spin_unlock(ptl);
643                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
644                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
645                 }
646
647                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
648                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
649         }
650         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
651         spin_unlock(ptl);
652         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
653         return page;
654 }
655
656 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
657                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
658                                     unsigned int flags,
659                                     struct follow_page_context *ctx)
660 {
661         pud_t *pud;
662         spinlock_t *ptl;
663         struct page *page;
664         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
665
666         pud = pud_offset(p4dp, address);
667         if (pud_none(*pud))
668                 return no_page_table(vma, flags);
669         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
670                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
671                 if (page)
672                         return page;
673                 return no_page_table(vma, flags);
674         }
675         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
676                 page = follow_huge_pd(vma, address,
677                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
678                                       PUD_SHIFT);
679                 if (page)
680                         return page;
681                 return no_page_table(vma, flags);
682         }
683         if (pud_devmap(*pud)) {
684                 ptl = pud_lock(mm, pud);
685                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
686                 spin_unlock(ptl);
687                 if (page)
688                         return page;
689         }
690         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
691                 return no_page_table(vma, flags);
692
693         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
694 }
695
696 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
697                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
698                                     unsigned int flags,
699                                     struct follow_page_context *ctx)
700 {
701         p4d_t *p4d;
702         struct page *page;
703
704         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
705         if (p4d_none(*p4d))
706                 return no_page_table(vma, flags);
707         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
708         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
709                 return no_page_table(vma, flags);
710
711         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
712                 page = follow_huge_pd(vma, address,
713                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
714                                       P4D_SHIFT);
715                 if (page)
716                         return page;
717                 return no_page_table(vma, flags);
718         }
719         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
720 }
721
722 /**
723  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
724  * @vma: vm_area_struct mapping @address
725  * @address: virtual address to look up
726  * @flags: flags modifying lookup behaviour
727  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
728  *       pointer to output page_mask
729  *
730  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
731  *
732  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
733  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
734  *
735  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
736  *
737  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
738  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
739  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
740  */
741 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
742                               unsigned long address, unsigned int flags,
743                               struct follow_page_context *ctx)
744 {
745         pgd_t *pgd;
746         struct page *page;
747         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
748
749         ctx->page_mask = 0;
750
751         /* make this handle hugepd */
752         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
753         if (!IS_ERR(page)) {
754                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
755                 return page;
756         }
757
758         pgd = pgd_offset(mm, address);
759
760         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
761                 return no_page_table(vma, flags);
762
763         if (pgd_huge(*pgd)) {
764                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
765                 if (page)
766                         return page;
767                 return no_page_table(vma, flags);
768         }
769         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
770                 page = follow_huge_pd(vma, address,
771                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
772                                       PGDIR_SHIFT);
773                 if (page)
774                         return page;
775                 return no_page_table(vma, flags);
776         }
777
778         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
779 }
780
781 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
782                          unsigned int foll_flags)
783 {
784         struct follow_page_context ctx = { NULL };
785         struct page *page;
786
787         if (vma_is_secretmem(vma))
788                 return NULL;
789
790         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
791         if (ctx.pgmap)
792                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
793         return page;
794 }
795
796 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
797                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
798                 struct page **page)
799 {
800         pgd_t *pgd;
801         p4d_t *p4d;
802         pud_t *pud;
803         pmd_t *pmd;
804         pte_t *pte;
805         int ret = -EFAULT;
806
807         /* user gate pages are read-only */
808         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
809                 return -EFAULT;
810         if (address > TASK_SIZE)
811                 pgd = pgd_offset_k(address);
812         else
813                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
814         if (pgd_none(*pgd))
815                 return -EFAULT;
816         p4d = p4d_offset(pgd, address);
817         if (p4d_none(*p4d))
818                 return -EFAULT;
819         pud = pud_offset(p4d, address);
820         if (pud_none(*pud))
821                 return -EFAULT;
822         pmd = pmd_offset(pud, address);
823         if (!pmd_present(*pmd))
824                 return -EFAULT;
825         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
826         pte = pte_offset_map(pmd, address);
827         if (pte_none(*pte))
828                 goto unmap;
829         *vma = get_gate_vma(mm);
830         if (!page)
831                 goto out;
832         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
833         if (!*page) {
834                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
835                         goto unmap;
836                 *page = pte_page(*pte);
837         }
838         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
839                 ret = -ENOMEM;
840                 goto unmap;
841         }
842 out:
843         ret = 0;
844 unmap:
845         pte_unmap(pte);
846         return ret;
847 }
848
849 /*
850  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
851  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
852  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
853  */
854 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
855                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
856 {
857         unsigned int fault_flags = 0;
858         vm_fault_t ret;
859
860         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
861                 return -EFAULT;
862         if (*flags & FOLL_WRITE)
863                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
864         if (*flags & FOLL_REMOTE)
865                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
866         if (locked)
867                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
868         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
869                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
870         if (*flags & FOLL_TRIED) {
871                 /*
872                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
873                  * can co-exist
874                  */
875                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
876         }
877
878         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
879         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
880                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
881
882                 if (err)
883                         return err;
884                 BUG();
885         }
886
887         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
888                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
889                         *locked = 0;
890                 return -EBUSY;
891         }
892
893         /*
894          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
895          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
896          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
897          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
898          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
899          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
900          * reCOWed by userspace write).
901          */
902         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
903                 *flags |= FOLL_COW;
904         return 0;
905 }
906
907 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
908 {
909         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
910         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
911         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
912
913         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
914                 return -EFAULT;
915
916         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
917                 return -EFAULT;
918
919         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
920                 return -EOPNOTSUPP;
921
922         if (vma_is_secretmem(vma))
923                 return -EFAULT;
924
925         if (write) {
926                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
927                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
928                                 return -EFAULT;
929                         /*
930                          * We used to let the write,force case do COW in a
931                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
932                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
933                          * executable, without corrupting the file (yet only
934                          * when that file had been opened for writing!).
935                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
936                          * just reject it.
937                          */
938                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
939                                 return -EFAULT;
940                 }
941         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
942                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
943                         return -EFAULT;
944                 /*
945                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
946                  * have VM_MAYREAD set?
947                  */
948                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
949                         return -EFAULT;
950         }
951         /*
952          * gups are always data accesses, not instruction
953          * fetches, so execute=false here
954          */
955         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
956                 return -EFAULT;
957         return 0;
958 }
959
960 /**
961  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
962  * @mm:         mm_struct of target mm
963  * @start:      starting user address
964  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
965  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
966  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
967  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
968  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
969  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
970  *              Or NULL if the caller does not require them.
971  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
972  *
973  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
974  * number requested), or an error. Details about the return value:
975  *
976  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
977  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
978  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
979  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
980  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
981  *
982  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
983  *
984  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
985  *
986  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
987  *
988  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
989  * each struct page that each user address corresponds to at a given
990  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
991  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
992  *
993  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
994  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
995  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
996  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
997  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
998  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
999  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1000  * locks can't be held over the syscall boundary.
1001  *
1002  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1003  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1004  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1005  * before put_page is called.
1006  *
1007  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1008  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1009  * have FOLL_NOWAIT.
1010  *
1011  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1012  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1013  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1014  * reading or writing and will not be released.
1015  *
1016  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1017  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1018  * you need some special @gup_flags.
1019  */
1020 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1021                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1022                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1023                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1024 {
1025         long ret = 0, i = 0;
1026         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1027         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1028
1029         if (!nr_pages)
1030                 return 0;
1031
1032         start = untagged_addr(start);
1033
1034         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1035
1036         /*
1037          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1038          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1039          * using the address space
1040          */
1041         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1042                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1043
1044         do {
1045                 struct page *page;
1046                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1047                 unsigned int page_increm;
1048
1049                 /* first iteration or cross vma bound */
1050                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1051                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1052                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1053                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1054                                                 gup_flags, &vma,
1055                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1056                                 if (ret)
1057                                         goto out;
1058                                 ctx.page_mask = 0;
1059                                 goto next_page;
1060                         }
1061
1062                         if (!vma) {
1063                                 ret = -EFAULT;
1064                                 goto out;
1065                         }
1066                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1067                         if (ret)
1068                                 goto out;
1069
1070                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1071                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1072                                                 &start, &nr_pages, i,
1073                                                 gup_flags, locked);
1074                                 if (locked && *locked == 0) {
1075                                         /*
1076                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1077                                          * and we've lost mmap_lock.
1078                                          * We must stop here.
1079                                          */
1080                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1081                                         goto out;
1082                                 }
1083                                 continue;
1084                         }
1085                 }
1086 retry:
1087                 /*
1088                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1089                  * potentially allocating memory.
1090                  */
1091                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1092                         ret = -EINTR;
1093                         goto out;
1094                 }
1095                 cond_resched();
1096
1097                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1098                 if (!page) {
1099                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1100                         switch (ret) {
1101                         case 0:
1102                                 goto retry;
1103                         case -EBUSY:
1104                                 ret = 0;
1105                                 fallthrough;
1106                         case -EFAULT:
1107                         case -ENOMEM:
1108                         case -EHWPOISON:
1109                                 goto out;
1110                         }
1111                         BUG();
1112                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1113                         /*
1114                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1115                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1116                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1117                          * for this page.
1118                          */
1119                         if (pages) {
1120                                 ret = PTR_ERR(page);
1121                                 goto out;
1122                         }
1123
1124                         goto next_page;
1125                 } else if (IS_ERR(page)) {
1126                         ret = PTR_ERR(page);
1127                         goto out;
1128                 }
1129                 if (pages) {
1130                         pages[i] = page;
1131                         flush_anon_page(vma, page, start);
1132                         flush_dcache_page(page);
1133                         ctx.page_mask = 0;
1134                 }
1135 next_page:
1136                 if (vmas) {
1137                         vmas[i] = vma;
1138                         ctx.page_mask = 0;
1139                 }
1140                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1141                 if (page_increm > nr_pages)
1142                         page_increm = nr_pages;
1143                 i += page_increm;
1144                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1145                 nr_pages -= page_increm;
1146         } while (nr_pages);
1147 out:
1148         if (ctx.pgmap)
1149                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1150         return i ? i : ret;
1151 }
1152
1153 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1154                               unsigned int fault_flags)
1155 {
1156         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1157         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1158         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1159
1160         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1161                 return false;
1162
1163         /*
1164          * The architecture might have a hardware protection
1165          * mechanism other than read/write that can deny access.
1166          *
1167          * gup always represents data access, not instruction
1168          * fetches, so execute=false here:
1169          */
1170         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1171                 return false;
1172
1173         return true;
1174 }
1175
1176 /**
1177  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1178  * @mm:         mm_struct of target mm
1179  * @address:    user address
1180  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1181  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1182  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1183  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1184  *
1185  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1186  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1187  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1188  * trying again.
1189  *
1190  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1191  *
1192  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1193  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1194  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1195  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1196  *
1197  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1198  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1199  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1200  * succeed.
1201  *
1202  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1203  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1204  */
1205 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1206                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1207                      bool *unlocked)
1208 {
1209         struct vm_area_struct *vma;
1210         vm_fault_t ret;
1211
1212         address = untagged_addr(address);
1213
1214         if (unlocked)
1215                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1216
1217 retry:
1218         vma = find_extend_vma(mm, address);
1219         if (!vma || address < vma->vm_start)
1220                 return -EFAULT;
1221
1222         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1223                 return -EFAULT;
1224
1225         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1226             fatal_signal_pending(current))
1227                 return -EINTR;
1228
1229         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1230         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1231                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1232
1233                 if (err)
1234                         return err;
1235                 BUG();
1236         }
1237
1238         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1239                 mmap_read_lock(mm);
1240                 *unlocked = true;
1241                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1242                 goto retry;
1243         }
1244
1245         return 0;
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1248
1249 /*
1250  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1251  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1252  */
1253 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1254                                                 unsigned long start,
1255                                                 unsigned long nr_pages,
1256                                                 struct page **pages,
1257                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1258                                                 int *locked,
1259                                                 unsigned int flags)
1260 {
1261         long ret, pages_done;
1262         bool lock_dropped;
1263
1264         if (locked) {
1265                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1266                 BUG_ON(vmas);
1267                 /* check caller initialized locked */
1268                 BUG_ON(*locked != 1);
1269         }
1270
1271         if (flags & FOLL_PIN)
1272                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1273
1274         /*
1275          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1276          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1277          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1278          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1279          *
1280          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1281          * that here, as any failures will be obvious enough.
1282          */
1283         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1284                 flags |= FOLL_GET;
1285
1286         pages_done = 0;
1287         lock_dropped = false;
1288         for (;;) {
1289                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1290                                        vmas, locked);
1291                 if (!locked)
1292                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1293                         return ret;
1294
1295                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1296                 if (!*locked) {
1297                         BUG_ON(ret < 0);
1298                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1299                 }
1300
1301                 if (ret > 0) {
1302                         nr_pages -= ret;
1303                         pages_done += ret;
1304                         if (!nr_pages)
1305                                 break;
1306                 }
1307                 if (*locked) {
1308                         /*
1309                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1310                          * FOLL_NOWAIT.
1311                          */
1312                         if (!pages_done)
1313                                 pages_done = ret;
1314                         break;
1315                 }
1316                 /*
1317                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1318                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1319                  */
1320                 if (likely(pages))
1321                         pages += ret;
1322                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1323                 lock_dropped = true;
1324
1325 retry:
1326                 /*
1327                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1328                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1329                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1330                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1331                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1332                  */
1333
1334                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1335                         if (!pages_done)
1336                                 pages_done = -EINTR;
1337                         break;
1338                 }
1339
1340                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1341                 if (ret) {
1342                         BUG_ON(ret > 0);
1343                         if (!pages_done)
1344                                 pages_done = ret;
1345                         break;
1346                 }
1347
1348                 *locked = 1;
1349                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1350                                        pages, NULL, locked);
1351                 if (!*locked) {
1352                         /* Continue to retry until we succeeded */
1353                         BUG_ON(ret != 0);
1354                         goto retry;
1355                 }
1356                 if (ret != 1) {
1357                         BUG_ON(ret > 1);
1358                         if (!pages_done)
1359                                 pages_done = ret;
1360                         break;
1361                 }
1362                 nr_pages--;
1363                 pages_done++;
1364                 if (!nr_pages)
1365                         break;
1366                 if (likely(pages))
1367                         pages++;
1368                 start += PAGE_SIZE;
1369         }
1370         if (lock_dropped && *locked) {
1371                 /*
1372                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1373                  * and so the critical section protected by it was lost.
1374                  */
1375                 mmap_read_unlock(mm);
1376                 *locked = 0;
1377         }
1378         return pages_done;
1379 }
1380
1381 /**
1382  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1383  * @vma:   target vma
1384  * @start: start address
1385  * @end:   end address
1386  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1387  *
1388  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1389  *
1390  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1391  * code on error.
1392  *
1393  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1394  *
1395  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1396  * be unperturbed.
1397  *
1398  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1399  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1400  */
1401 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1402                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1403 {
1404         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1405         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1406         int gup_flags;
1407         long ret;
1408
1409         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1410         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1411         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1412         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1413         mmap_assert_locked(mm);
1414
1415         /*
1416          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1417          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1418          */
1419         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1420                 return nr_pages;
1421
1422         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1423         /*
1424          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1425          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1426          * and we would not want to dirty them for nothing.
1427          */
1428         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1429                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1430
1431         /*
1432          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1433          * other than PROT_NONE.
1434          */
1435         if (vma_is_accessible(vma))
1436                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1437
1438         /*
1439          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1440          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1441          */
1442         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1443                                 NULL, NULL, locked);
1444         lru_add_drain();
1445         return ret;
1446 }
1447
1448 /*
1449  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1450  *                            given VMA range readable/writable
1451  *
1452  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1453  *
1454  * @vma: target vma
1455  * @start: start address
1456  * @end: end address
1457  * @write: whether to prefault readable or writable
1458  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1459  *
1460  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1461  * code on error (see __get_user_pages()).
1462  *
1463  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1464  * covered by the VMA.
1465  *
1466  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1467  *
1468  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1469  * it's released, *@locked will be set to 0.
1470  */
1471 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1472                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1473 {
1474         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1475         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1476         int gup_flags;
1477         long ret;
1478
1479         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1480         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1481         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1482         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1483         mmap_assert_locked(mm);
1484
1485         /*
1486          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1487          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1488          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1489          *             in the page table.
1490          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1491          *                a poisoned page.
1492          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1493          */
1494         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1495         if (write)
1496                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1497
1498         /*
1499          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1500          * problems or incompatible mappings.
1501          */
1502         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1503                 return -EINVAL;
1504
1505         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1506                                 NULL, NULL, locked);
1507         lru_add_drain();
1508         return ret;
1509 }
1510
1511 /*
1512  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1513  *
1514  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1515  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1516  * mmap_lock must not be held.
1517  */
1518 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1519 {
1520         struct mm_struct *mm = current->mm;
1521         unsigned long end, nstart, nend;
1522         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1523         int locked = 0;
1524         long ret = 0;
1525
1526         end = start + len;
1527
1528         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1529                 /*
1530                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1531                  * Find first corresponding VMA.
1532                  */
1533                 if (!locked) {
1534                         locked = 1;
1535                         mmap_read_lock(mm);
1536                         vma = find_vma(mm, nstart);
1537                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1538                         vma = vma->vm_next;
1539                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1540                         break;
1541                 /*
1542                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1543                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1544                  */
1545                 nend = min(end, vma->vm_end);
1546                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1547                         continue;
1548                 if (nstart < vma->vm_start)
1549                         nstart = vma->vm_start;
1550                 /*
1551                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1552                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1553                  * if the vma was already munlocked.
1554                  */
1555                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1556                 if (ret < 0) {
1557                         if (ignore_errors) {
1558                                 ret = 0;
1559                                 continue;       /* continue at next VMA */
1560                         }
1561                         break;
1562                 }
1563                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1564                 ret = 0;
1565         }
1566         if (locked)
1567                 mmap_read_unlock(mm);
1568         return ret;     /* 0 or negative error code */
1569 }
1570 #else /* CONFIG_MMU */
1571 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1572                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1573                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1574                 unsigned int foll_flags)
1575 {
1576         struct vm_area_struct *vma;
1577         unsigned long vm_flags;
1578         long i;
1579
1580         /* calculate required read or write permissions.
1581          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1582          */
1583         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1584                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1585         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1586                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1587
1588         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1589                 vma = find_vma(mm, start);
1590                 if (!vma)
1591                         goto finish_or_fault;
1592
1593                 /* protect what we can, including chardevs */
1594                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1595                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1596                         goto finish_or_fault;
1597
1598                 if (pages) {
1599                         pages[i] = virt_to_page(start);
1600                         if (pages[i])
1601                                 get_page(pages[i]);
1602                 }
1603                 if (vmas)
1604                         vmas[i] = vma;
1605                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1606         }
1607
1608         return i;
1609
1610 finish_or_fault:
1611         return i ? : -EFAULT;
1612 }
1613 #endif /* !CONFIG_MMU */
1614
1615 /**
1616  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1617  * @uaddr: start of address range
1618  * @size: size of address range
1619  *
1620  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1621  * copy_from_user()).
1622  */
1623 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1624 {
1625         char __user *start = uaddr, *end;
1626
1627         if (unlikely(size == 0))
1628                 return 0;
1629         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1630                 return size;
1631         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1632                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1633                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1634         }
1635         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1636         if (unlikely(end < start))
1637                 end = NULL;
1638         while (uaddr != end) {
1639                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1640                 uaddr += PAGE_SIZE;
1641         }
1642
1643 out:
1644         user_write_access_end();
1645         if (size > uaddr - start)
1646                 return size - (uaddr - start);
1647         return 0;
1648 }
1649 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1650
1651 /*
1652  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1653  * @uaddr: start of address range
1654  * @size: length of address range
1655  *
1656  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1657  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1658  * memory.
1659  *
1660  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1661  *
1662  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1663  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1664  * time.
1665  *
1666  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1667  * copy_from_user().
1668  */
1669 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1670 {
1671         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1672         struct mm_struct *mm = current->mm;
1673         bool unlocked = false;
1674
1675         if (unlikely(size == 0))
1676                 return 0;
1677         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1678         if (end < start)
1679                 end = 0;
1680
1681         mmap_read_lock(mm);
1682         do {
1683                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1684                         break;
1685                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1686         } while (start != end);
1687         mmap_read_unlock(mm);
1688
1689         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1690                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1691         return 0;
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1694
1695 /**
1696  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1697  * @uaddr: start of user address range
1698  * @size: size of user address range
1699  *
1700  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1701  * copy_from_user()).
1702  */
1703 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1704 {
1705         const char __user *start = uaddr, *end;
1706         volatile char c;
1707
1708         if (unlikely(size == 0))
1709                 return 0;
1710         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1711                 return size;
1712         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1713                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1714                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1715         }
1716         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1717         if (unlikely(end < start))
1718                 end = NULL;
1719         while (uaddr != end) {
1720                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1721                 uaddr += PAGE_SIZE;
1722         }
1723
1724 out:
1725         user_read_access_end();
1726         (void)c;
1727         if (size > uaddr - start)
1728                 return size - (uaddr - start);
1729         return 0;
1730 }
1731 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1732
1733 /**
1734  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1735  * @addr: user address
1736  *
1737  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1738  * to be freed afterwards by put_page().
1739  *
1740  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1741  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1742  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1743  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1744  *
1745  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1746  */
1747 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1748 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1749 {
1750         struct mm_struct *mm = current->mm;
1751         struct page *page;
1752         int locked = 1;
1753         int ret;
1754
1755         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1756                 return NULL;
1757         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1758                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1759         if (locked)
1760                 mmap_read_unlock(mm);
1761         return (ret == 1) ? page : NULL;
1762 }
1763 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1764
1765 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1766 /*
1767  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1768  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1769  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1770  * Return negative error if migration fails.
1771  */
1772 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1773                                             struct page **pages,
1774                                             unsigned int gup_flags)
1775 {
1776         unsigned long isolation_error_count = 0, i;
1777         struct folio *prev_folio = NULL;
1778         LIST_HEAD(movable_page_list);
1779         bool drain_allow = true;
1780         int ret = 0;
1781
1782         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1783                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1784
1785                 if (folio == prev_folio)
1786                         continue;
1787                 prev_folio = folio;
1788
1789                 if (folio_is_pinnable(folio))
1790                         continue;
1791
1792                 /*
1793                  * Try to move out any movable page before pinning the range.
1794                  */
1795                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1796                         if (!isolate_huge_page(&folio->page,
1797                                                 &movable_page_list))
1798                                 isolation_error_count++;
1799                         continue;
1800                 }
1801
1802                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1803                         lru_add_drain_all();
1804                         drain_allow = false;
1805                 }
1806
1807                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1808                         isolation_error_count++;
1809                         continue;
1810                 }
1811                 list_add_tail(&folio->lru, &movable_page_list);
1812                 node_stat_mod_folio(folio,
1813                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1814                                     folio_nr_pages(folio));
1815         }
1816
1817         if (!list_empty(&movable_page_list) || isolation_error_count)
1818                 goto unpin_pages;
1819
1820         /*
1821          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1822          * in the correct zone.
1823          */
1824         return nr_pages;
1825
1826 unpin_pages:
1827         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1828                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1829         } else {
1830                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1831                         put_page(pages[i]);
1832         }
1833
1834         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1835                 struct migration_target_control mtc = {
1836                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1837                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1838                 };
1839
1840                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1841                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1842                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1843                 if (ret > 0) /* number of pages not migrated */
1844                         ret = -ENOMEM;
1845         }
1846
1847         if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1848                 putback_movable_pages(&movable_page_list);
1849         return ret;
1850 }
1851 #else
1852 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1853                                             struct page **pages,
1854                                             unsigned int gup_flags)
1855 {
1856         return nr_pages;
1857 }
1858 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1859
1860 /*
1861  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1862  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1863  */
1864 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1865                                   unsigned long start,
1866                                   unsigned long nr_pages,
1867                                   struct page **pages,
1868                                   struct vm_area_struct **vmas,
1869                                   unsigned int gup_flags)
1870 {
1871         unsigned int flags;
1872         long rc;
1873
1874         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1875                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1876                                                NULL, gup_flags);
1877         flags = memalloc_pin_save();
1878         do {
1879                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1880                                              NULL, gup_flags);
1881                 if (rc <= 0)
1882                         break;
1883                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1884         } while (!rc);
1885         memalloc_pin_restore(flags);
1886
1887         return rc;
1888 }
1889
1890 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1891 {
1892         /*
1893          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1894          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1895          */
1896         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1897                 return false;
1898         /*
1899          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1900          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1901          * FOLL_PIN.
1902          */
1903         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1904                 return false;
1905
1906         return true;
1907 }
1908
1909 #ifdef CONFIG_MMU
1910 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1911                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1912                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1913                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1914 {
1915         /*
1916          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1917          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1918          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1919          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1920          * allow what we can.
1921          */
1922         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1923                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1924                         return -EINVAL;
1925                 /*
1926                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1927                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1928                  */
1929                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1930                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1931                                              FOLL_REMOTE);
1932         }
1933
1934         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1935                                        locked,
1936                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1937 }
1938
1939 /**
1940  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1941  * @mm:         mm_struct of target mm
1942  * @start:      starting user address
1943  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1944  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1945  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1946  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1947  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1948  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1949  *              Or NULL if the caller does not require them.
1950  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1951  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1952  *              utilised. Lock must initially be held.
1953  *
1954  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1955  * number requested), or an error. Details about the return value:
1956  *
1957  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1958  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1959  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1960  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1961  *
1962  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1963  *
1964  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1965  *
1966  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1967  *
1968  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1969  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1970  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1971  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1972  *
1973  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1974  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1975  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1976  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1977  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1978  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1979  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1980  * locks can't be held over the syscall boundary.
1981  *
1982  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1983  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1984  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1985  *
1986  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1987  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1988  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1989  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1990  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1991  *
1992  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1993  *
1994  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1995  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1996  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1997  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1998  */
1999 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2000                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2001                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2002                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2003 {
2004         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2005                 return -EINVAL;
2006
2007         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2008                                        pages, vmas, locked);
2009 }
2010 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2011
2012 #else /* CONFIG_MMU */
2013 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2014                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2015                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2016                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2017 {
2018         return 0;
2019 }
2020
2021 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2022                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2023                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2024                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2025 {
2026         return 0;
2027 }
2028 #endif /* !CONFIG_MMU */
2029
2030 /**
2031  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2032  * @start:      starting user address
2033  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2034  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2035  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2036  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2037  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2038  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2039  *              Or NULL if the caller does not require them.
2040  *
2041  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2042  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2043  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2044  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2045  */
2046 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2047                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2048                 struct vm_area_struct **vmas)
2049 {
2050         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2051                 return -EINVAL;
2052
2053         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2054                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2055 }
2056 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2057
2058 /*
2059  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2060  *
2061  *      mmap_read_lock(mm);
2062  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2063  *      mmap_read_unlock(mm);
2064  *
2065  *  with:
2066  *
2067  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2068  *
2069  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2070  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2071  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2072  */
2073 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2074                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2075 {
2076         struct mm_struct *mm = current->mm;
2077         int locked = 1;
2078         long ret;
2079
2080         /*
2081          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2082          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2083          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2084          * disallow this option for now.
2085          */
2086         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2087                 return -EINVAL;
2088
2089         mmap_read_lock(mm);
2090         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2091                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2092         if (locked)
2093                 mmap_read_unlock(mm);
2094         return ret;
2095 }
2096 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2097
2098 /*
2099  * Fast GUP
2100  *
2101  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2102  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2103  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2104  * block any THP splits.
2105  *
2106  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2107  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2108  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2109  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2110  *
2111  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2112  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2113  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2114  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2115  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2116  *
2117  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2118  * are currently made:
2119  *
2120  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2121  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2122  *
2123  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2124  *
2125  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2126  *
2127  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2128  *
2129  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2130  */
2131 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2132
2133 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2134                                             unsigned int flags,
2135                                             struct page **pages)
2136 {
2137         while ((*nr) - nr_start) {
2138                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2139
2140                 ClearPageReferenced(page);
2141                 if (flags & FOLL_PIN)
2142                         unpin_user_page(page);
2143                 else
2144                         put_page(page);
2145         }
2146 }
2147
2148 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2149 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2150                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2151 {
2152         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2153         int nr_start = *nr, ret = 0;
2154         pte_t *ptep, *ptem;
2155
2156         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2157         do {
2158                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2159                 struct page *page;
2160                 struct folio *folio;
2161
2162                 /*
2163                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2164                  * path using the pte_protnone check.
2165                  */
2166                 if (pte_protnone(pte))
2167                         goto pte_unmap;
2168
2169                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2170                         goto pte_unmap;
2171
2172                 if (pte_devmap(pte)) {
2173                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2174                                 goto pte_unmap;
2175
2176                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2177                         if (unlikely(!pgmap)) {
2178                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2179                                 goto pte_unmap;
2180                         }
2181                 } else if (pte_special(pte))
2182                         goto pte_unmap;
2183
2184                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2185                 page = pte_page(pte);
2186
2187                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2188                 if (!folio)
2189                         goto pte_unmap;
2190
2191                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2192                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2193                         goto pte_unmap;
2194                 }
2195
2196                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2197                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2198                         goto pte_unmap;
2199                 }
2200
2201                 /*
2202                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2203                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2204                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2205                  * details.
2206                  */
2207                 if (flags & FOLL_PIN) {
2208                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2209                         if (ret) {
2210                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2211                                 goto pte_unmap;
2212                         }
2213                 }
2214                 folio_set_referenced(folio);
2215                 pages[*nr] = page;
2216                 (*nr)++;
2217         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2218
2219         ret = 1;
2220
2221 pte_unmap:
2222         if (pgmap)
2223                 put_dev_pagemap(pgmap);
2224         pte_unmap(ptem);
2225         return ret;
2226 }
2227 #else
2228
2229 /*
2230  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2231  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2232  * to be special.
2233  *
2234  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2235  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2236  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2237  */
2238 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2239                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2240 {
2241         return 0;
2242 }
2243 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2244
2245 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2246 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2247                              unsigned long end, unsigned int flags,
2248                              struct page **pages, int *nr)
2249 {
2250         int nr_start = *nr;
2251         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2252
2253         do {
2254                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2255
2256                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2257                 if (unlikely(!pgmap)) {
2258                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2259                         break;
2260                 }
2261                 SetPageReferenced(page);
2262                 pages[*nr] = page;
2263                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2264                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2265                         break;
2266                 }
2267                 (*nr)++;
2268                 pfn++;
2269         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2270
2271         put_dev_pagemap(pgmap);
2272         return addr == end;
2273 }
2274
2275 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2276                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2277                                  struct page **pages, int *nr)
2278 {
2279         unsigned long fault_pfn;
2280         int nr_start = *nr;
2281
2282         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2283         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2284                 return 0;
2285
2286         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2287                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2288                 return 0;
2289         }
2290         return 1;
2291 }
2292
2293 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2294                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2295                                  struct page **pages, int *nr)
2296 {
2297         unsigned long fault_pfn;
2298         int nr_start = *nr;
2299
2300         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2301         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2302                 return 0;
2303
2304         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2305                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2306                 return 0;
2307         }
2308         return 1;
2309 }
2310 #else
2311 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2312                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2313                                  struct page **pages, int *nr)
2314 {
2315         BUILD_BUG();
2316         return 0;
2317 }
2318
2319 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2320                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2321                                  struct page **pages, int *nr)
2322 {
2323         BUILD_BUG();
2324         return 0;
2325 }
2326 #endif
2327
2328 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2329                            unsigned long end, struct page **pages)
2330 {
2331         int nr;
2332
2333         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2334                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2335
2336         return nr;
2337 }
2338
2339 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2340 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2341                                       unsigned long sz)
2342 {
2343         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2344         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2345 }
2346
2347 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2348                        unsigned long end, unsigned int flags,
2349                        struct page **pages, int *nr)
2350 {
2351         unsigned long pte_end;
2352         struct page *page;
2353         struct folio *folio;
2354         pte_t pte;
2355         int refs;
2356
2357         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2358         if (pte_end < end)
2359                 end = pte_end;
2360
2361         pte = huge_ptep_get(ptep);
2362
2363         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2364                 return 0;
2365
2366         /* hugepages are never "special" */
2367         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2368
2369         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2370         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2371
2372         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2373         if (!folio)
2374                 return 0;
2375
2376         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2377                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2378                 return 0;
2379         }
2380
2381         *nr += refs;
2382         folio_set_referenced(folio);
2383         return 1;
2384 }
2385
2386 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2387                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2388                 struct page **pages, int *nr)
2389 {
2390         pte_t *ptep;
2391         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2392         unsigned long next;
2393
2394         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2395         do {
2396                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2397                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2398                         return 0;
2399         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2400
2401         return 1;
2402 }
2403 #else
2404 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2405                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2406                 struct page **pages, int *nr)
2407 {
2408         return 0;
2409 }
2410 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2411
2412 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2413                         unsigned long end, unsigned int flags,
2414                         struct page **pages, int *nr)
2415 {
2416         struct page *page;
2417         struct folio *folio;
2418         int refs;
2419
2420         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2421                 return 0;
2422
2423         if (pmd_devmap(orig)) {
2424                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2425                         return 0;
2426                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2427                                              pages, nr);
2428         }
2429
2430         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2431         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2432
2433         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2434         if (!folio)
2435                 return 0;
2436
2437         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2438                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2439                 return 0;
2440         }
2441
2442         *nr += refs;
2443         folio_set_referenced(folio);
2444         return 1;
2445 }
2446
2447 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2448                         unsigned long end, unsigned int flags,
2449                         struct page **pages, int *nr)
2450 {
2451         struct page *page;
2452         struct folio *folio;
2453         int refs;
2454
2455         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2456                 return 0;
2457
2458         if (pud_devmap(orig)) {
2459                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2460                         return 0;
2461                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2462                                              pages, nr);
2463         }
2464
2465         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2466         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2467
2468         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2469         if (!folio)
2470                 return 0;
2471
2472         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2473                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2474                 return 0;
2475         }
2476
2477         *nr += refs;
2478         folio_set_referenced(folio);
2479         return 1;
2480 }
2481
2482 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2483                         unsigned long end, unsigned int flags,
2484                         struct page **pages, int *nr)
2485 {
2486         int refs;
2487         struct page *page;
2488         struct folio *folio;
2489
2490         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2491                 return 0;
2492
2493         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2494
2495         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2496         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2497
2498         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2499         if (!folio)
2500                 return 0;
2501
2502         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2503                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2504                 return 0;
2505         }
2506
2507         *nr += refs;
2508         folio_set_referenced(folio);
2509         return 1;
2510 }
2511
2512 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2513                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2514 {
2515         unsigned long next;
2516         pmd_t *pmdp;
2517
2518         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2519         do {
2520                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2521
2522                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2523                 if (!pmd_present(pmd))
2524                         return 0;
2525
2526                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2527                              pmd_devmap(pmd))) {
2528                         /*
2529                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2530                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2531                          * can be serialised against THP migration.
2532                          */
2533                         if (pmd_protnone(pmd))
2534                                 return 0;
2535
2536                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2537                                 pages, nr))
2538                                 return 0;
2539
2540                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2541                         /*
2542                          * architecture have different format for hugetlbfs
2543                          * pmd format and THP pmd format
2544                          */
2545                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2546                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2547                                 return 0;
2548                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2549                         return 0;
2550         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2551
2552         return 1;
2553 }
2554
2555 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2556                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2557 {
2558         unsigned long next;
2559         pud_t *pudp;
2560
2561         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2562         do {
2563                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2564
2565                 next = pud_addr_end(addr, end);
2566                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2567                         return 0;
2568                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2569                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2570                                           pages, nr))
2571                                 return 0;
2572                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2573                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2574                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2575                                 return 0;
2576                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2577                         return 0;
2578         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2579
2580         return 1;
2581 }
2582
2583 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2584                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2585 {
2586         unsigned long next;
2587         p4d_t *p4dp;
2588
2589         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2590         do {
2591                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2592
2593                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2594                 if (p4d_none(p4d))
2595                         return 0;
2596                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2597                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2598                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2599                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2600                                 return 0;
2601                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2602                         return 0;
2603         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2604
2605         return 1;
2606 }
2607
2608 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2609                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2610 {
2611         unsigned long next;
2612         pgd_t *pgdp;
2613
2614         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2615         do {
2616                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2617
2618                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2619                 if (pgd_none(pgd))
2620                         return;
2621                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2622                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2623                                           pages, nr))
2624                                 return;
2625                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2626                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2627                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2628                                 return;
2629                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2630                         return;
2631         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2632 }
2633 #else
2634 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2635                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2636 {
2637 }
2638 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2639
2640 #ifndef gup_fast_permitted
2641 /*
2642  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2643  * we need to fall back to the slow version:
2644  */
2645 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2646 {
2647         return true;
2648 }
2649 #endif
2650
2651 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2652                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2653 {
2654         int ret;
2655
2656         /*
2657          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2658          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2659          */
2660         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2661                 mmap_read_lock(current->mm);
2662                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2663                                             start, nr_pages,
2664                                             pages, NULL, gup_flags);
2665                 mmap_read_unlock(current->mm);
2666         } else {
2667                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2668                                               pages, gup_flags);
2669         }
2670
2671         return ret;
2672 }
2673
2674 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2675                                             unsigned long end,
2676                                             unsigned int gup_flags,
2677                                             struct page **pages)
2678 {
2679         unsigned long flags;
2680         int nr_pinned = 0;
2681         unsigned seq;
2682
2683         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2684             !gup_fast_permitted(start, end))
2685                 return 0;
2686
2687         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2688                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2689                 if (seq & 1)
2690                         return 0;
2691         }
2692
2693         /*
2694          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2695          * general purpose use of this routine.
2696          *
2697          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2698          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2699          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2700          *
2701          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2702          * that come from THPs splitting.
2703          */
2704         local_irq_save(flags);
2705         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2706         local_irq_restore(flags);
2707
2708         /*
2709          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2710          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2711          */
2712         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2713                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2714                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2715                         return 0;
2716                 }
2717         }
2718         return nr_pinned;
2719 }
2720
2721 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2722                                         unsigned long nr_pages,
2723                                         unsigned int gup_flags,
2724                                         struct page **pages)
2725 {
2726         unsigned long len, end;
2727         unsigned long nr_pinned;
2728         int ret;
2729
2730         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2731                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2732                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2733                 return -EINVAL;
2734
2735         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2736                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2737
2738         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2739                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2740
2741         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2742         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2743         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2744                 return 0;
2745         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2746                 return -EFAULT;
2747
2748         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2749         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2750                 return nr_pinned;
2751
2752         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2753         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2754         pages += nr_pinned;
2755         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2756                                       pages);
2757         if (ret < 0) {
2758                 /*
2759                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2760                  * returning -errno is not an option
2761                  */
2762                 if (nr_pinned)
2763                         return nr_pinned;
2764                 return ret;
2765         }
2766         return ret + nr_pinned;
2767 }
2768
2769 /**
2770  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2771  * @start:      starting user address
2772  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2773  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2774  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2775  *              Should be at least nr_pages long.
2776  *
2777  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2778  * the regular GUP.
2779  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2780  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2781  *
2782  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2783  * pages pinned.
2784  *
2785  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2786  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2787  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2788  */
2789 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2790                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2791 {
2792         int nr_pinned;
2793         /*
2794          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2795          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2796          *
2797          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2798          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2799          */
2800         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2801
2802         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2803                                                  pages);
2804
2805         /*
2806          * As specified in the API description above, this routine is not
2807          * allowed to return negative values. However, the common core
2808          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2809          * Therefore, correct for that here:
2810          */
2811         if (nr_pinned < 0)
2812                 nr_pinned = 0;
2813
2814         return nr_pinned;
2815 }
2816 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2817
2818 /**
2819  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2820  * @start:      starting user address
2821  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2822  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2823  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2824  *              Should be at least nr_pages long.
2825  *
2826  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2827  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2828  * calling get_user_pages().
2829  *
2830  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2831  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2832  * -errno.
2833  */
2834 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2835                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2836 {
2837         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2838                 return -EINVAL;
2839
2840         /*
2841          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2842          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2843          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2844          * request.
2845          */
2846         gup_flags |= FOLL_GET;
2847         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2848 }
2849 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2850
2851 /**
2852  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2853  *
2854  * @start:      starting user address
2855  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2856  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2857  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2858  *              Should be at least nr_pages long.
2859  *
2860  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2861  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2862  * the arguments here are identical.
2863  *
2864  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2865  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2866  */
2867 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2868                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2869 {
2870         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2871         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2872                 return -EINVAL;
2873
2874         gup_flags |= FOLL_PIN;
2875         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2876 }
2877 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2878
2879 /*
2880  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2881  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2882  *
2883  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2884  */
2885 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2886                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2887 {
2888         int nr_pinned;
2889
2890         /*
2891          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2892          * rules require returning 0, rather than -errno:
2893          */
2894         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2895                 return 0;
2896         /*
2897          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2898          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2899          */
2900         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2901         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2902                                                  pages);
2903         /*
2904          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2905          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2906          * correct for that here:
2907          */
2908         if (nr_pinned < 0)
2909                 nr_pinned = 0;
2910
2911         return nr_pinned;
2912 }
2913 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2914
2915 /**
2916  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2917  *
2918  * @mm:         mm_struct of target mm
2919  * @start:      starting user address
2920  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2921  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2922  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2923  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2924  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2925  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2926  *              Or NULL if the caller does not require them.
2927  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2928  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2929  *              utilised. Lock must initially be held.
2930  *
2931  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2932  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2933  * the arguments here are identical.
2934  *
2935  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2936  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2937  */
2938 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2939                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2940                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2941                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2942 {
2943         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2944         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2945                 return -EINVAL;
2946
2947         gup_flags |= FOLL_PIN;
2948         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2949                                        pages, vmas, locked);
2950 }
2951 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2952
2953 /**
2954  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2955  *
2956  * @start:      starting user address
2957  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2958  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2959  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2960  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2961  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2962  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2963  *              Or NULL if the caller does not require them.
2964  *
2965  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2966  * FOLL_PIN is set.
2967  *
2968  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2969  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2970  */
2971 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2972                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2973                     struct vm_area_struct **vmas)
2974 {
2975         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2976         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2977                 return -EINVAL;
2978
2979         gup_flags |= FOLL_PIN;
2980         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2981                                      pages, vmas, gup_flags);
2982 }
2983 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2984
2985 /*
2986  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2987  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2988  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2989  */
2990 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2991                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2992 {
2993         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2994         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2995                 return -EINVAL;
2996
2997         gup_flags |= FOLL_PIN;
2998         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2999 }
3000 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);