Merge tag 'io_uring-5.7-2020-04-09' of git://git.kernel.dk/linux-block
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /*
49  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
50  * or NULL if that failed.
51  */
52 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
53 {
54         struct page *head = compound_head(page);
55
56         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
57                 return NULL;
58         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
59                 return NULL;
60         return head;
61 }
62
63 /*
64  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
65  * flags-dependent amount.
66  *
67  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
68  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
69  *
70  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
71  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
72  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
73  *
74  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
75  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
76  *
77  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
78  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
79  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
80  * is also emitted.
81  */
82 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
83                                                           int refs,
84                                                           unsigned int flags)
85 {
86         if (flags & FOLL_GET)
87                 return try_get_compound_head(page, refs);
88         else if (flags & FOLL_PIN) {
89                 int orig_refs = refs;
90
91                 /*
92                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
93                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
94                  */
95                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
96                                 is_migrate_cma_page(page))
97                         return NULL;
98
99                 /*
100                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
101                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
102                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
103                  *
104                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
105                  * field at least once, so that the page really is pinned.
106                  */
107                 if (!hpage_pincount_available(page))
108                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
109
110                 page = try_get_compound_head(page, refs);
111                 if (!page)
112                         return NULL;
113
114                 if (hpage_pincount_available(page))
115                         hpage_pincount_add(page, refs);
116
117                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
118                                     orig_refs);
119
120                 return page;
121         }
122
123         WARN_ON_ONCE(1);
124         return NULL;
125 }
126
127 /**
128  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
129  *
130  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
131  *
132  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
133  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
134  *
135  * @page:    pointer to page to be grabbed
136  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
137  *
138  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
139  * time. Cases:
140  *
141  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
142  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
143  *
144  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
145  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
146  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
147  */
148 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
149 {
150         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
151
152         if (flags & FOLL_GET)
153                 return try_get_page(page);
154         else if (flags & FOLL_PIN) {
155                 int refs = 1;
156
157                 page = compound_head(page);
158
159                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
160                         return false;
161
162                 if (hpage_pincount_available(page))
163                         hpage_pincount_add(page, 1);
164                 else
165                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
166
167                 /*
168                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
169                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
170                  * *also* increment the normal page refcount field at least
171                  * once, so that the page really is pinned.
172                  */
173                 page_ref_add(page, refs);
174
175                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
176         }
177
178         return true;
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
182 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
183 {
184         int count, refs = 1;
185
186         if (!page_is_devmap_managed(page))
187                 return false;
188
189         if (hpage_pincount_available(page))
190                 hpage_pincount_sub(page, 1);
191         else
192                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
193
194         count = page_ref_sub_return(page, refs);
195
196         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
197         /*
198          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
199          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
200          * stable because nobody holds a reference on the page.
201          */
202         if (count == 1)
203                 free_devmap_managed_page(page);
204         else if (!count)
205                 __put_page(page);
206
207         return true;
208 }
209 #else
210 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
211 {
212         return false;
213 }
214 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
215
216 /**
217  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
218  * @page:            pointer to page to be released
219  *
220  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
221  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
222  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
223  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
224  */
225 void unpin_user_page(struct page *page)
226 {
227         int refs = 1;
228
229         page = compound_head(page);
230
231         /*
232          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
233          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
234          * page is free and we need to inform the device driver through
235          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
236          */
237         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
238                 return;
239
240         if (hpage_pincount_available(page))
241                 hpage_pincount_sub(page, 1);
242         else
243                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
244
245         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
246                 __put_page(page);
247
248         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
251
252 /**
253  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
254  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
255  * @npages: number of pages in the @pages array.
256  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
257  *
258  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
259  * variants called on that page.
260  *
261  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
262  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
263  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
264  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
265  *
266  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
267  *
268  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
269  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
270  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
271  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
272  *
273  */
274 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
275                                  bool make_dirty)
276 {
277         unsigned long index;
278
279         /*
280          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
281          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
282          * single operation to the head page should suffice.
283          */
284
285         if (!make_dirty) {
286                 unpin_user_pages(pages, npages);
287                 return;
288         }
289
290         for (index = 0; index < npages; index++) {
291                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
292                 /*
293                  * Checking PageDirty at this point may race with
294                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
295                  * cases:
296                  *
297                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
298                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
299                  * because clear_page_dirty_for_io() called
300                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
301                  * However, now the page is going to get written back,
302                  * which meets the original intention of setting it
303                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
304                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
305                  * back.
306                  *
307                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
308                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
309                  * written back, so it gets written back again in the
310                  * next writeback cycle. This is harmless.
311                  */
312                 if (!PageDirty(page))
313                         set_page_dirty_lock(page);
314                 unpin_user_page(page);
315         }
316 }
317 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
318
319 /**
320  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
321  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
322  * @npages: number of pages in the @pages array.
323  *
324  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
325  *
326  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
327  */
328 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
329 {
330         unsigned long index;
331
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
386  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) ||
391                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
392 }
393
394 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
395                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
396                 struct dev_pagemap **pgmap)
397 {
398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
399         struct page *page;
400         spinlock_t *ptl;
401         pte_t *ptep, pte;
402         int ret;
403
404         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
405         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
406                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
407                 return ERR_PTR(-EINVAL);
408 retry:
409         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
410                 return no_page_table(vma, flags);
411
412         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
413         pte = *ptep;
414         if (!pte_present(pte)) {
415                 swp_entry_t entry;
416                 /*
417                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
418                  * even while it is being migrated, so for that case we
419                  * need migration_entry_wait().
420                  */
421                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
422                         goto no_page;
423                 if (pte_none(pte))
424                         goto no_page;
425                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
426                 if (!is_migration_entry(entry))
427                         goto no_page;
428                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
429                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
430                 goto retry;
431         }
432         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
433                 goto no_page;
434         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
435                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
436                 return NULL;
437         }
438
439         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
440         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
441                 /*
442                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
443                  * case since they are only valid while holding the pgmap
444                  * reference.
445                  */
446                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
447                 if (*pgmap)
448                         page = pte_page(pte);
449                 else
450                         goto no_page;
451         } else if (unlikely(!page)) {
452                 if (flags & FOLL_DUMP) {
453                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
454                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
455                         goto out;
456                 }
457
458                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
459                         page = pte_page(pte);
460                 } else {
461                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
462                         page = ERR_PTR(ret);
463                         goto out;
464                 }
465         }
466
467         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
468                 get_page(page);
469                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
470                 lock_page(page);
471                 ret = split_huge_page(page);
472                 unlock_page(page);
473                 put_page(page);
474                 if (ret)
475                         return ERR_PTR(ret);
476                 goto retry;
477         }
478
479         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
480         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
481                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
482                 goto out;
483         }
484         /*
485          * We need to make the page accessible if and only if we are going
486          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
487          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
488          */
489         if (flags & FOLL_PIN) {
490                 ret = arch_make_page_accessible(page);
491                 if (ret) {
492                         unpin_user_page(page);
493                         page = ERR_PTR(ret);
494                         goto out;
495                 }
496         }
497         if (flags & FOLL_TOUCH) {
498                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
499                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
500                         set_page_dirty(page);
501                 /*
502                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
503                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
504                  * mark_page_accessed().
505                  */
506                 mark_page_accessed(page);
507         }
508         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
509                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
510                 if (PageTransCompound(page))
511                         goto out;
512
513                 /*
514                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
515                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
516                  * which might bounce very badly if there is contention.
517                  *
518                  * If the page is already locked, we don't need to
519                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
520                  * when it attempts to reclaim the page.
521                  */
522                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
523                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
524                         /*
525                          * Because we lock page here, and migration is
526                          * blocked by the pte's page reference, and we
527                          * know the page is still mapped, we don't even
528                          * need to check for file-cache page truncation.
529                          */
530                         mlock_vma_page(page);
531                         unlock_page(page);
532                 }
533         }
534 out:
535         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
536         return page;
537 no_page:
538         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
539         if (!pte_none(pte))
540                 return NULL;
541         return no_page_table(vma, flags);
542 }
543
544 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
545                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
546                                     unsigned int flags,
547                                     struct follow_page_context *ctx)
548 {
549         pmd_t *pmd, pmdval;
550         spinlock_t *ptl;
551         struct page *page;
552         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
553
554         pmd = pmd_offset(pudp, address);
555         /*
556          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
557          * on the stack so that it will stop changing under the code.
558          */
559         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
560         if (pmd_none(pmdval))
561                 return no_page_table(vma, flags);
562         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
563                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
564                 if (page)
565                         return page;
566                 return no_page_table(vma, flags);
567         }
568         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
569                 page = follow_huge_pd(vma, address,
570                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
571                                       PMD_SHIFT);
572                 if (page)
573                         return page;
574                 return no_page_table(vma, flags);
575         }
576 retry:
577         if (!pmd_present(pmdval)) {
578                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
579                         return no_page_table(vma, flags);
580                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
581                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
582                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
583                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
584                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
585                 /*
586                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
587                  * mmap_sem is held in read mode
588                  */
589                 if (pmd_none(pmdval))
590                         return no_page_table(vma, flags);
591                 goto retry;
592         }
593         if (pmd_devmap(pmdval)) {
594                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
595                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
596                 spin_unlock(ptl);
597                 if (page)
598                         return page;
599         }
600         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
601                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
602
603         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
604                 return no_page_table(vma, flags);
605
606 retry_locked:
607         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
608         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
609                 spin_unlock(ptl);
610                 return no_page_table(vma, flags);
611         }
612         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
613                 spin_unlock(ptl);
614                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
615                         return no_page_table(vma, flags);
616                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
617                 goto retry_locked;
618         }
619         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
620                 spin_unlock(ptl);
621                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
622         }
623         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
624                 int ret;
625                 page = pmd_page(*pmd);
626                 if (is_huge_zero_page(page)) {
627                         spin_unlock(ptl);
628                         ret = 0;
629                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
630                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
631                                 ret = -EBUSY;
632                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
633                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
634                                 spin_unlock(ptl);
635                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
636                         }
637                         spin_unlock(ptl);
638                         lock_page(page);
639                         ret = split_huge_page(page);
640                         unlock_page(page);
641                         put_page(page);
642                         if (pmd_none(*pmd))
643                                 return no_page_table(vma, flags);
644                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
645                         spin_unlock(ptl);
646                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
647                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
648                 }
649
650                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
651                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
652         }
653         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
654         spin_unlock(ptl);
655         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
656         return page;
657 }
658
659 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
660                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
661                                     unsigned int flags,
662                                     struct follow_page_context *ctx)
663 {
664         pud_t *pud;
665         spinlock_t *ptl;
666         struct page *page;
667         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
668
669         pud = pud_offset(p4dp, address);
670         if (pud_none(*pud))
671                 return no_page_table(vma, flags);
672         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
673                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
674                 if (page)
675                         return page;
676                 return no_page_table(vma, flags);
677         }
678         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
679                 page = follow_huge_pd(vma, address,
680                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
681                                       PUD_SHIFT);
682                 if (page)
683                         return page;
684                 return no_page_table(vma, flags);
685         }
686         if (pud_devmap(*pud)) {
687                 ptl = pud_lock(mm, pud);
688                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
689                 spin_unlock(ptl);
690                 if (page)
691                         return page;
692         }
693         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
694                 return no_page_table(vma, flags);
695
696         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
697 }
698
699 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
700                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
701                                     unsigned int flags,
702                                     struct follow_page_context *ctx)
703 {
704         p4d_t *p4d;
705         struct page *page;
706
707         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
708         if (p4d_none(*p4d))
709                 return no_page_table(vma, flags);
710         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
711         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
712                 return no_page_table(vma, flags);
713
714         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
715                 page = follow_huge_pd(vma, address,
716                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
717                                       P4D_SHIFT);
718                 if (page)
719                         return page;
720                 return no_page_table(vma, flags);
721         }
722         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
723 }
724
725 /**
726  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
727  * @vma: vm_area_struct mapping @address
728  * @address: virtual address to look up
729  * @flags: flags modifying lookup behaviour
730  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
731  *       pointer to output page_mask
732  *
733  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
734  *
735  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
736  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
737  *
738  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
739  *
740  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
741  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
742  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
743  */
744 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
745                               unsigned long address, unsigned int flags,
746                               struct follow_page_context *ctx)
747 {
748         pgd_t *pgd;
749         struct page *page;
750         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
751
752         ctx->page_mask = 0;
753
754         /* make this handle hugepd */
755         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
756         if (!IS_ERR(page)) {
757                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
758                 return page;
759         }
760
761         pgd = pgd_offset(mm, address);
762
763         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
764                 return no_page_table(vma, flags);
765
766         if (pgd_huge(*pgd)) {
767                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
768                 if (page)
769                         return page;
770                 return no_page_table(vma, flags);
771         }
772         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
773                 page = follow_huge_pd(vma, address,
774                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
775                                       PGDIR_SHIFT);
776                 if (page)
777                         return page;
778                 return no_page_table(vma, flags);
779         }
780
781         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
782 }
783
784 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
785                          unsigned int foll_flags)
786 {
787         struct follow_page_context ctx = { NULL };
788         struct page *page;
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_get_page(*page))) {
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_sem must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
851  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.  If it
852  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
853  */
854 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, 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         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
861         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
862                 return -ENOENT;
863         if (*flags & FOLL_WRITE)
864                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
865         if (*flags & FOLL_REMOTE)
866                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
867         if (locked)
868                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
869         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
870                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
871         if (*flags & FOLL_TRIED) {
872                 /*
873                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
874                  * can co-exist
875                  */
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
877         }
878
879         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
880         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
881                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
882
883                 if (err)
884                         return err;
885                 BUG();
886         }
887
888         if (tsk) {
889                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
890                         tsk->maj_flt++;
891                 else
892                         tsk->min_flt++;
893         }
894
895         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
896                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
897                         *locked = 0;
898                 return -EBUSY;
899         }
900
901         /*
902          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
903          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
904          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
905          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
906          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
907          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
908          * reCOWed by userspace write).
909          */
910         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
911                 *flags |= FOLL_COW;
912         return 0;
913 }
914
915 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
916 {
917         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
918         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
919         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
920
921         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
922                 return -EFAULT;
923
924         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
925                 return -EFAULT;
926
927         if (write) {
928                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
929                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
930                                 return -EFAULT;
931                         /*
932                          * We used to let the write,force case do COW in a
933                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
934                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
935                          * executable, without corrupting the file (yet only
936                          * when that file had been opened for writing!).
937                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
938                          * just reject it.
939                          */
940                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
941                                 return -EFAULT;
942                 }
943         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
944                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
945                         return -EFAULT;
946                 /*
947                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
948                  * have VM_MAYREAD set?
949                  */
950                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
951                         return -EFAULT;
952         }
953         /*
954          * gups are always data accesses, not instruction
955          * fetches, so execute=false here
956          */
957         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
958                 return -EFAULT;
959         return 0;
960 }
961
962 /**
963  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
964  * @tsk:        task_struct of target task
965  * @mm:         mm_struct of target mm
966  * @start:      starting user address
967  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
968  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
969  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
970  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
971  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
972  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
973  *              Or NULL if the caller does not require them.
974  * @locked:     whether we're still with the mmap_sem held
975  *
976  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
977  * number requested), or an error. Details about the return value:
978  *
979  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
980  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
981  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
982  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
983  *
984  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
985  *
986  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
987  *
988  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
989  *
990  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
991  * each struct page that each user address corresponds to at a given
992  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
993  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
994  *
995  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
996  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
997  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
998  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
999  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1000  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1001  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1002  * locks can't be held over the syscall boundary.
1003  *
1004  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1005  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1006  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1007  * before put_page is called.
1008  *
1009  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_sem is
1010  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1011  * have FOLL_NOWAIT.
1012  *
1013  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1014  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
1015  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1016  * reading or writing and will not be released.
1017  *
1018  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1019  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1020  * you need some special @gup_flags.
1021  */
1022 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1023                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1024                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1025                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1026 {
1027         long ret = 0, i = 0;
1028         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1029         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1030
1031         if (!nr_pages)
1032                 return 0;
1033
1034         start = untagged_addr(start);
1035
1036         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1037
1038         /*
1039          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1040          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1041          * using the address space
1042          */
1043         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1044                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1045
1046         do {
1047                 struct page *page;
1048                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1049                 unsigned int page_increm;
1050
1051                 /* first iteration or cross vma bound */
1052                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1053                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1054                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1055                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1056                                                 gup_flags, &vma,
1057                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1058                                 if (ret)
1059                                         goto out;
1060                                 ctx.page_mask = 0;
1061                                 goto next_page;
1062                         }
1063
1064                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1065                                 ret = -EFAULT;
1066                                 goto out;
1067                         }
1068                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1069                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1070                                                 &start, &nr_pages, i,
1071                                                 gup_flags, locked);
1072                                 if (locked && *locked == 0) {
1073                                         /*
1074                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1075                                          * and we've lost mmap_sem.
1076                                          * We must stop here.
1077                                          */
1078                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1079                                         BUG_ON(ret != 0);
1080                                         goto out;
1081                                 }
1082                                 continue;
1083                         }
1084                 }
1085 retry:
1086                 /*
1087                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1088                  * potentially allocating memory.
1089                  */
1090                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1091                         ret = -ERESTARTSYS;
1092                         goto out;
1093                 }
1094                 cond_resched();
1095
1096                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1097                 if (!page) {
1098                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
1099                                            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                         case -ENOENT:
1111                                 goto next_page;
1112                         }
1113                         BUG();
1114                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1115                         /*
1116                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1117                          * struct page.
1118                          */
1119                         goto next_page;
1120                 } else if (IS_ERR(page)) {
1121                         ret = PTR_ERR(page);
1122                         goto out;
1123                 }
1124                 if (pages) {
1125                         pages[i] = page;
1126                         flush_anon_page(vma, page, start);
1127                         flush_dcache_page(page);
1128                         ctx.page_mask = 0;
1129                 }
1130 next_page:
1131                 if (vmas) {
1132                         vmas[i] = vma;
1133                         ctx.page_mask = 0;
1134                 }
1135                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1136                 if (page_increm > nr_pages)
1137                         page_increm = nr_pages;
1138                 i += page_increm;
1139                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1140                 nr_pages -= page_increm;
1141         } while (nr_pages);
1142 out:
1143         if (ctx.pgmap)
1144                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1145         return i ? i : ret;
1146 }
1147
1148 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1149                               unsigned int fault_flags)
1150 {
1151         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1152         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1153         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1154
1155         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1156                 return false;
1157
1158         /*
1159          * The architecture might have a hardware protection
1160          * mechanism other than read/write that can deny access.
1161          *
1162          * gup always represents data access, not instruction
1163          * fetches, so execute=false here:
1164          */
1165         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1166                 return false;
1167
1168         return true;
1169 }
1170
1171 /*
1172  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1173  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1174  *              NULL if faults are not to be recorded.
1175  * @mm:         mm_struct of target mm
1176  * @address:    user address
1177  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1178  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
1179  *              does not allow retry
1180  *
1181  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1182  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1183  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1184  * trying again.
1185  *
1186  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1187  *
1188  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1189  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1190  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1191  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1192  *
1193  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1194  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1195  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1196  * succeed.
1197  *
1198  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
1199  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
1200  */
1201 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1202                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1203                      bool *unlocked)
1204 {
1205         struct vm_area_struct *vma;
1206         vm_fault_t ret, major = 0;
1207
1208         address = untagged_addr(address);
1209
1210         if (unlocked)
1211                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1212
1213 retry:
1214         vma = find_extend_vma(mm, address);
1215         if (!vma || address < vma->vm_start)
1216                 return -EFAULT;
1217
1218         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1219                 return -EFAULT;
1220
1221         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
1222         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1223         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1224                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1225
1226                 if (err)
1227                         return err;
1228                 BUG();
1229         }
1230
1231         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1232                 down_read(&mm->mmap_sem);
1233                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
1234                         *unlocked = true;
1235                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1236                         goto retry;
1237                 }
1238         }
1239
1240         if (tsk) {
1241                 if (major)
1242                         tsk->maj_flt++;
1243                 else
1244                         tsk->min_flt++;
1245         }
1246         return 0;
1247 }
1248 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1249
1250 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1251                                                 struct mm_struct *mm,
1252                                                 unsigned long start,
1253                                                 unsigned long nr_pages,
1254                                                 struct page **pages,
1255                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1256                                                 int *locked,
1257                                                 unsigned int flags)
1258 {
1259         long ret, pages_done;
1260         bool lock_dropped;
1261
1262         if (locked) {
1263                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1264                 BUG_ON(vmas);
1265                 /* check caller initialized locked */
1266                 BUG_ON(*locked != 1);
1267         }
1268
1269         /*
1270          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1271          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1272          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1273          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1274          *
1275          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1276          * that here, as any failures will be obvious enough.
1277          */
1278         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1279                 flags |= FOLL_GET;
1280
1281         pages_done = 0;
1282         lock_dropped = false;
1283         for (;;) {
1284                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1285                                        vmas, locked);
1286                 if (!locked)
1287                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1288                         return ret;
1289
1290                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1291                 if (!*locked) {
1292                         BUG_ON(ret < 0);
1293                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1294                 }
1295
1296                 if (ret > 0) {
1297                         nr_pages -= ret;
1298                         pages_done += ret;
1299                         if (!nr_pages)
1300                                 break;
1301                 }
1302                 if (*locked) {
1303                         /*
1304                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1305                          * FOLL_NOWAIT.
1306                          */
1307                         if (!pages_done)
1308                                 pages_done = ret;
1309                         break;
1310                 }
1311                 /*
1312                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1313                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1314                  */
1315                 if (likely(pages))
1316                         pages += ret;
1317                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1318                 lock_dropped = true;
1319
1320 retry:
1321                 /*
1322                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1323                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1324                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1325                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1326                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1327                  */
1328
1329                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1330                         if (!pages_done)
1331                                 pages_done = -EINTR;
1332                         break;
1333                 }
1334
1335                 ret = down_read_killable(&mm->mmap_sem);
1336                 if (ret) {
1337                         BUG_ON(ret > 0);
1338                         if (!pages_done)
1339                                 pages_done = ret;
1340                         break;
1341                 }
1342
1343                 *locked = 1;
1344                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1345                                        pages, NULL, locked);
1346                 if (!*locked) {
1347                         /* Continue to retry until we succeeded */
1348                         BUG_ON(ret != 0);
1349                         goto retry;
1350                 }
1351                 if (ret != 1) {
1352                         BUG_ON(ret > 1);
1353                         if (!pages_done)
1354                                 pages_done = ret;
1355                         break;
1356                 }
1357                 nr_pages--;
1358                 pages_done++;
1359                 if (!nr_pages)
1360                         break;
1361                 if (likely(pages))
1362                         pages++;
1363                 start += PAGE_SIZE;
1364         }
1365         if (lock_dropped && *locked) {
1366                 /*
1367                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1368                  * and so the critical section protected by it was lost.
1369                  */
1370                 up_read(&mm->mmap_sem);
1371                 *locked = 0;
1372         }
1373         return pages_done;
1374 }
1375
1376 /**
1377  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1378  * @vma:   target vma
1379  * @start: start address
1380  * @end:   end address
1381  * @locked: whether the mmap_sem is still held
1382  *
1383  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1384  *
1385  * return 0 on success, negative error code on error.
1386  *
1387  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1388  *
1389  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1390  * be unperturbed.
1391  *
1392  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1393  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1394  */
1395 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1396                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1397 {
1398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1399         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1400         int gup_flags;
1401
1402         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1403         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1404         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1405         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1406         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1407
1408         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1409         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1410                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1411         /*
1412          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1413          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1414          * and we would not want to dirty them for nothing.
1415          */
1416         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1417                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1418
1419         /*
1420          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1421          * other than PROT_NONE.
1422          */
1423         if (vma_is_accessible(vma))
1424                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1425
1426         /*
1427          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1428          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1429          */
1430         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1431                                 NULL, NULL, locked);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1436  *
1437  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1438  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1439  * mmap_sem must not be held.
1440  */
1441 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1442 {
1443         struct mm_struct *mm = current->mm;
1444         unsigned long end, nstart, nend;
1445         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1446         int locked = 0;
1447         long ret = 0;
1448
1449         end = start + len;
1450
1451         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1452                 /*
1453                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1454                  * Find first corresponding VMA.
1455                  */
1456                 if (!locked) {
1457                         locked = 1;
1458                         down_read(&mm->mmap_sem);
1459                         vma = find_vma(mm, nstart);
1460                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1461                         vma = vma->vm_next;
1462                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1463                         break;
1464                 /*
1465                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1466                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1467                  */
1468                 nend = min(end, vma->vm_end);
1469                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1470                         continue;
1471                 if (nstart < vma->vm_start)
1472                         nstart = vma->vm_start;
1473                 /*
1474                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1475                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1476                  * if the vma was already munlocked.
1477                  */
1478                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1479                 if (ret < 0) {
1480                         if (ignore_errors) {
1481                                 ret = 0;
1482                                 continue;       /* continue at next VMA */
1483                         }
1484                         break;
1485                 }
1486                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1487                 ret = 0;
1488         }
1489         if (locked)
1490                 up_read(&mm->mmap_sem);
1491         return ret;     /* 0 or negative error code */
1492 }
1493
1494 /**
1495  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1496  * @addr: user address
1497  *
1498  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1499  * to be freed afterwards by put_page().
1500  *
1501  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1502  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1503  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1504  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1505  *
1506  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1507  */
1508 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1509 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1510 {
1511         struct vm_area_struct *vma;
1512         struct page *page;
1513
1514         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1515                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1516                              NULL) < 1)
1517                 return NULL;
1518         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1519         return page;
1520 }
1521 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1522 #else /* CONFIG_MMU */
1523 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1524                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1525                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1526                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1527                 unsigned int foll_flags)
1528 {
1529         struct vm_area_struct *vma;
1530         unsigned long vm_flags;
1531         int i;
1532
1533         /* calculate required read or write permissions.
1534          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1535          */
1536         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1537                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1538         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1539                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1540
1541         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1542                 vma = find_vma(mm, start);
1543                 if (!vma)
1544                         goto finish_or_fault;
1545
1546                 /* protect what we can, including chardevs */
1547                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1548                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1549                         goto finish_or_fault;
1550
1551                 if (pages) {
1552                         pages[i] = virt_to_page(start);
1553                         if (pages[i])
1554                                 get_page(pages[i]);
1555                 }
1556                 if (vmas)
1557                         vmas[i] = vma;
1558                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1559         }
1560
1561         return i;
1562
1563 finish_or_fault:
1564         return i ? : -EFAULT;
1565 }
1566 #endif /* !CONFIG_MMU */
1567
1568 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1569 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1570 {
1571         long i;
1572         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1573
1574         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1575                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1576
1577                 if (vma == vma_prev)
1578                         continue;
1579
1580                 vma_prev = vma;
1581
1582                 if (vma_is_fsdax(vma))
1583                         return true;
1584         }
1585         return false;
1586 }
1587
1588 #ifdef CONFIG_CMA
1589 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1590 {
1591         /*
1592          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1593          * as the source page.
1594          */
1595         int nid = page_to_nid(page);
1596         /*
1597          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1598          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1599          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1600          * in some case these nodes will have really less non movable
1601          * allocation memory.
1602          */
1603         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1604
1605         if (PageHighMem(page))
1606                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1607
1608 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1609         if (PageHuge(page)) {
1610                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1611                 /*
1612                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1613                  * mostly be from the CMA region.
1614                  */
1615                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1616         }
1617 #endif
1618         if (PageTransHuge(page)) {
1619                 struct page *thp;
1620                 /*
1621                  * ignore allocation failure warnings
1622                  */
1623                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1624
1625                 /*
1626                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1627                  * CMA area again.
1628                  */
1629                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1630                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1631                 if (!thp)
1632                         return NULL;
1633                 prep_transhuge_page(thp);
1634                 return thp;
1635         }
1636
1637         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1638 }
1639
1640 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1641                                         struct mm_struct *mm,
1642                                         unsigned long start,
1643                                         unsigned long nr_pages,
1644                                         struct page **pages,
1645                                         struct vm_area_struct **vmas,
1646                                         unsigned int gup_flags)
1647 {
1648         unsigned long i;
1649         unsigned long step;
1650         bool drain_allow = true;
1651         bool migrate_allow = true;
1652         LIST_HEAD(cma_page_list);
1653         long ret = nr_pages;
1654
1655 check_again:
1656         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1657
1658                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1659
1660                 /*
1661                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1662                  * part.
1663                  */
1664                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1665                 /*
1666                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1667                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1668                  * of the CMA zone if possible.
1669                  */
1670                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1671                         if (PageHuge(head))
1672                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1673                         else {
1674                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1675                                         lru_add_drain_all();
1676                                         drain_allow = false;
1677                                 }
1678
1679                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1680                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1681                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1682                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1683                                                             page_is_file_lru(head),
1684                                                             hpage_nr_pages(head));
1685                                 }
1686                         }
1687                 }
1688
1689                 i += step;
1690         }
1691
1692         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1693                 /*
1694                  * drop the above get_user_pages reference.
1695                  */
1696                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1697                         put_page(pages[i]);
1698
1699                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1700                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1701                         /*
1702                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1703                          * without migration.
1704                          */
1705                         migrate_allow = false;
1706
1707                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1708                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1709                 }
1710                 /*
1711                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1712                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1713                  * earlier.
1714                  */
1715                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1716                                                    pages, vmas, NULL,
1717                                                    gup_flags);
1718
1719                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1720                         nr_pages = ret;
1721                         drain_allow = true;
1722                         goto check_again;
1723                 }
1724         }
1725
1726         return ret;
1727 }
1728 #else
1729 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1730                                         struct mm_struct *mm,
1731                                         unsigned long start,
1732                                         unsigned long nr_pages,
1733                                         struct page **pages,
1734                                         struct vm_area_struct **vmas,
1735                                         unsigned int gup_flags)
1736 {
1737         return nr_pages;
1738 }
1739 #endif /* CONFIG_CMA */
1740
1741 /*
1742  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1743  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1744  */
1745 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1746                                   struct mm_struct *mm,
1747                                   unsigned long start,
1748                                   unsigned long nr_pages,
1749                                   struct page **pages,
1750                                   struct vm_area_struct **vmas,
1751                                   unsigned int gup_flags)
1752 {
1753         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1754         unsigned long flags = 0;
1755         long rc, i;
1756
1757         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1758                 if (!pages)
1759                         return -EINVAL;
1760
1761                 if (!vmas_tmp) {
1762                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1763                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1764                                            GFP_KERNEL);
1765                         if (!vmas_tmp)
1766                                 return -ENOMEM;
1767                 }
1768                 flags = memalloc_nocma_save();
1769         }
1770
1771         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1772                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1773
1774         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1775                 memalloc_nocma_restore(flags);
1776                 if (rc < 0)
1777                         goto out;
1778
1779                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1780                         for (i = 0; i < rc; i++)
1781                                 put_page(pages[i]);
1782                         rc = -EOPNOTSUPP;
1783                         goto out;
1784                 }
1785
1786                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1787                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1788         }
1789
1790 out:
1791         if (vmas_tmp != vmas)
1792                 kfree(vmas_tmp);
1793         return rc;
1794 }
1795 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1796 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1797                                                   struct mm_struct *mm,
1798                                                   unsigned long start,
1799                                                   unsigned long nr_pages,
1800                                                   struct page **pages,
1801                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1802                                                   unsigned int flags)
1803 {
1804         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1805                                        NULL, flags);
1806 }
1807 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1808
1809 #ifdef CONFIG_MMU
1810 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1811                                     struct mm_struct *mm,
1812                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1813                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1814                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1815 {
1816         /*
1817          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1818          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1819          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1820          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1821          * allow what we can.
1822          */
1823         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1824                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1825                         return -EINVAL;
1826                 /*
1827                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1828                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1829                  */
1830                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1831                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1832                                              FOLL_REMOTE);
1833         }
1834
1835         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1836                                        locked,
1837                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1838 }
1839
1840 /*
1841  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1842  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1843  *              NULL if faults are not to be recorded.
1844  * @mm:         mm_struct of target mm
1845  * @start:      starting user address
1846  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1847  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1848  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1849  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1850  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1851  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1852  *              Or NULL if the caller does not require them.
1853  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1854  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1855  *              utilised. Lock must initially be held.
1856  *
1857  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1858  * number requested), or an error. Details about the return value:
1859  *
1860  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1861  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1862  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1863  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1864  *
1865  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1866  *
1867  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1868  *
1869  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1870  *
1871  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1872  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1873  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1874  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1875  *
1876  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1877  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1878  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1879  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1880  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1881  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1882  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1883  * locks can't be held over the syscall boundary.
1884  *
1885  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1886  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1887  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1888  *
1889  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1890  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1891  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1892  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1893  * use the correct cache flushing APIs.
1894  *
1895  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1896  *
1897  * get_user_pages should be phased out in favor of
1898  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1899  * should use get_user_pages because it cannot pass
1900  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1901  */
1902 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1903                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1904                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1905                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1906 {
1907         /*
1908          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1909          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1910          */
1911         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1912                 return -EINVAL;
1913
1914         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1915                                        pages, vmas, locked);
1916 }
1917 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1918
1919 #else /* CONFIG_MMU */
1920 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1921                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1922                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1923                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1924 {
1925         return 0;
1926 }
1927
1928 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1929                                     struct mm_struct *mm,
1930                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1931                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1932                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1933 {
1934         return 0;
1935 }
1936 #endif /* !CONFIG_MMU */
1937
1938 /*
1939  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1940  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1941  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1942  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1943  * FOLL_REMOTE in here.
1944  */
1945 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1946                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1947                 struct vm_area_struct **vmas)
1948 {
1949         /*
1950          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1951          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1952          */
1953         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1954                 return -EINVAL;
1955
1956         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1957                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1958 }
1959 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1960
1961 /*
1962  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1963  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1964  * get_user_pages_unlocked().
1965  *
1966  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1967  *
1968  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1969  *      do_something()
1970  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1971  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1972  *
1973  *  to:
1974  *
1975  *      int locked = 1;
1976  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1977  *      do_something()
1978  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1979  *      if (locked)
1980  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1981  */
1982 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1983                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1984                            int *locked)
1985 {
1986         /*
1987          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1988          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1989          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1990          * disallow this option for now.
1991          */
1992         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1993                 return -EINVAL;
1994
1995         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1996                                        pages, NULL, locked,
1997                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1998 }
1999 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2000
2001 /*
2002  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2003  *
2004  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2005  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2006  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2007  *
2008  *  with:
2009  *
2010  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
2011  *
2012  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2013  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2014  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2015  */
2016 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2017                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2018 {
2019         struct mm_struct *mm = current->mm;
2020         int locked = 1;
2021         long ret;
2022
2023         /*
2024          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2025          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2026          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2027          * disallow this option for now.
2028          */
2029         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2030                 return -EINVAL;
2031
2032         down_read(&mm->mmap_sem);
2033         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2034                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2035         if (locked)
2036                 up_read(&mm->mmap_sem);
2037         return ret;
2038 }
2039 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2040
2041 /*
2042  * Fast GUP
2043  *
2044  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2045  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2046  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2047  * block any THP splits.
2048  *
2049  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2050  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2051  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2052  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2053  *
2054  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2055  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2056  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2057  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2058  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2059  *
2060  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2061  * are currently made:
2062  *
2063  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2064  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2065  *
2066  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2067  *
2068  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2069  *
2070  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2071  *
2072  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2073  */
2074 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2075
2076 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2077 {
2078         if (flags & FOLL_PIN) {
2079                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2080                                     refs);
2081
2082                 if (hpage_pincount_available(page))
2083                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2084                 else
2085                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2086         }
2087
2088         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2089         /*
2090          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2091          * ref needs a put_page().
2092          */
2093         if (refs > 1)
2094                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2095         put_page(page);
2096 }
2097
2098 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2099
2100 /*
2101  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2102  *
2103  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2104  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2105  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2106  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2107  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2108  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2109  * that we are blocking by holding interrupts off.
2110  *
2111  * Setting ptes from not present to present goes:
2112  *
2113  *   ptep->pte_high = h;
2114  *   smp_wmb();
2115  *   ptep->pte_low = l;
2116  *
2117  * And present to not present goes:
2118  *
2119  *   ptep->pte_low = 0;
2120  *   smp_wmb();
2121  *   ptep->pte_high = 0;
2122  *
2123  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2124  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2125  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2126  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2127  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2128  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2129  * operates on present ptes we're safe.
2130  */
2131 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2132 {
2133         pte_t pte;
2134
2135         do {
2136                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2137                 smp_rmb();
2138                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2139                 smp_rmb();
2140         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2141
2142         return pte;
2143 }
2144 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2145 /*
2146  * We require that the PTE can be read atomically.
2147  */
2148 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2149 {
2150         return READ_ONCE(*ptep);
2151 }
2152 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2153
2154 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2155                                             unsigned int flags,
2156                                             struct page **pages)
2157 {
2158         while ((*nr) - nr_start) {
2159                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2160
2161                 ClearPageReferenced(page);
2162                 if (flags & FOLL_PIN)
2163                         unpin_user_page(page);
2164                 else
2165                         put_page(page);
2166         }
2167 }
2168
2169 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2170 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2171                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2172 {
2173         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2174         int nr_start = *nr, ret = 0;
2175         pte_t *ptep, *ptem;
2176
2177         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2178         do {
2179                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2180                 struct page *head, *page;
2181
2182                 /*
2183                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2184                  * path using the pte_protnone check.
2185                  */
2186                 if (pte_protnone(pte))
2187                         goto pte_unmap;
2188
2189                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2190                         goto pte_unmap;
2191
2192                 if (pte_devmap(pte)) {
2193                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2194                                 goto pte_unmap;
2195
2196                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2197                         if (unlikely(!pgmap)) {
2198                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2199                                 goto pte_unmap;
2200                         }
2201                 } else if (pte_special(pte))
2202                         goto pte_unmap;
2203
2204                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2205                 page = pte_page(pte);
2206
2207                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2208                 if (!head)
2209                         goto pte_unmap;
2210
2211                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2212                         put_compound_head(head, 1, flags);
2213                         goto pte_unmap;
2214                 }
2215
2216                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2217
2218                 /*
2219                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2220                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2221                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2222                  * details.
2223                  */
2224                 if (flags & FOLL_PIN) {
2225                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2226                         if (ret) {
2227                                 unpin_user_page(page);
2228                                 goto pte_unmap;
2229                         }
2230                 }
2231                 SetPageReferenced(page);
2232                 pages[*nr] = page;
2233                 (*nr)++;
2234
2235         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2236
2237         ret = 1;
2238
2239 pte_unmap:
2240         if (pgmap)
2241                 put_dev_pagemap(pgmap);
2242         pte_unmap(ptem);
2243         return ret;
2244 }
2245 #else
2246
2247 /*
2248  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2249  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2250  * to be special.
2251  *
2252  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2253  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
2254  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2255  */
2256 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2257                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2258 {
2259         return 0;
2260 }
2261 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2262
2263 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2264 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2265                              unsigned long end, unsigned int flags,
2266                              struct page **pages, int *nr)
2267 {
2268         int nr_start = *nr;
2269         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2270
2271         do {
2272                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2273
2274                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2275                 if (unlikely(!pgmap)) {
2276                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2277                         return 0;
2278                 }
2279                 SetPageReferenced(page);
2280                 pages[*nr] = page;
2281                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2282                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2283                         return 0;
2284                 }
2285                 (*nr)++;
2286                 pfn++;
2287         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2288
2289         if (pgmap)
2290                 put_dev_pagemap(pgmap);
2291         return 1;
2292 }
2293
2294 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2295                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2296                                  struct page **pages, int *nr)
2297 {
2298         unsigned long fault_pfn;
2299         int nr_start = *nr;
2300
2301         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2302         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2303                 return 0;
2304
2305         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2306                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2307                 return 0;
2308         }
2309         return 1;
2310 }
2311
2312 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2313                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2314                                  struct page **pages, int *nr)
2315 {
2316         unsigned long fault_pfn;
2317         int nr_start = *nr;
2318
2319         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2320         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2321                 return 0;
2322
2323         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2324                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2325                 return 0;
2326         }
2327         return 1;
2328 }
2329 #else
2330 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2331                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2332                                  struct page **pages, int *nr)
2333 {
2334         BUILD_BUG();
2335         return 0;
2336 }
2337
2338 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2339                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2340                                  struct page **pages, int *nr)
2341 {
2342         BUILD_BUG();
2343         return 0;
2344 }
2345 #endif
2346
2347 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2348                            unsigned long end, struct page **pages)
2349 {
2350         int nr;
2351
2352         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2353                 pages[nr++] = page++;
2354
2355         return nr;
2356 }
2357
2358 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2359 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2360                                       unsigned long sz)
2361 {
2362         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2363         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2364 }
2365
2366 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2367                        unsigned long end, unsigned int flags,
2368                        struct page **pages, int *nr)
2369 {
2370         unsigned long pte_end;
2371         struct page *head, *page;
2372         pte_t pte;
2373         int refs;
2374
2375         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2376         if (pte_end < end)
2377                 end = pte_end;
2378
2379         pte = READ_ONCE(*ptep);
2380
2381         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2382                 return 0;
2383
2384         /* hugepages are never "special" */
2385         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2386
2387         head = pte_page(pte);
2388         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2389         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2390
2391         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2392         if (!head)
2393                 return 0;
2394
2395         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2396                 put_compound_head(head, refs, flags);
2397                 return 0;
2398         }
2399
2400         *nr += refs;
2401         SetPageReferenced(head);
2402         return 1;
2403 }
2404
2405 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2406                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2407                 struct page **pages, int *nr)
2408 {
2409         pte_t *ptep;
2410         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2411         unsigned long next;
2412
2413         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2414         do {
2415                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2416                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2417                         return 0;
2418         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2419
2420         return 1;
2421 }
2422 #else
2423 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2424                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2425                 struct page **pages, int *nr)
2426 {
2427         return 0;
2428 }
2429 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2430
2431 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2432                         unsigned long end, unsigned int flags,
2433                         struct page **pages, int *nr)
2434 {
2435         struct page *head, *page;
2436         int refs;
2437
2438         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2439                 return 0;
2440
2441         if (pmd_devmap(orig)) {
2442                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2443                         return 0;
2444                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2445                                              pages, nr);
2446         }
2447
2448         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2449         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2450
2451         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2452         if (!head)
2453                 return 0;
2454
2455         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2456                 put_compound_head(head, refs, flags);
2457                 return 0;
2458         }
2459
2460         *nr += refs;
2461         SetPageReferenced(head);
2462         return 1;
2463 }
2464
2465 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2466                         unsigned long end, unsigned int flags,
2467                         struct page **pages, int *nr)
2468 {
2469         struct page *head, *page;
2470         int refs;
2471
2472         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2473                 return 0;
2474
2475         if (pud_devmap(orig)) {
2476                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2477                         return 0;
2478                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2479                                              pages, nr);
2480         }
2481
2482         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2483         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2484
2485         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2486         if (!head)
2487                 return 0;
2488
2489         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2490                 put_compound_head(head, refs, flags);
2491                 return 0;
2492         }
2493
2494         *nr += refs;
2495         SetPageReferenced(head);
2496         return 1;
2497 }
2498
2499 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2500                         unsigned long end, unsigned int flags,
2501                         struct page **pages, int *nr)
2502 {
2503         int refs;
2504         struct page *head, *page;
2505
2506         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2507                 return 0;
2508
2509         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2510
2511         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2512         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2513
2514         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2515         if (!head)
2516                 return 0;
2517
2518         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2519                 put_compound_head(head, refs, flags);
2520                 return 0;
2521         }
2522
2523         *nr += refs;
2524         SetPageReferenced(head);
2525         return 1;
2526 }
2527
2528 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2529                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2530 {
2531         unsigned long next;
2532         pmd_t *pmdp;
2533
2534         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2535         do {
2536                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2537
2538                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2539                 if (!pmd_present(pmd))
2540                         return 0;
2541
2542                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2543                              pmd_devmap(pmd))) {
2544                         /*
2545                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2546                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2547                          * can be serialised against THP migration.
2548                          */
2549                         if (pmd_protnone(pmd))
2550                                 return 0;
2551
2552                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2553                                 pages, nr))
2554                                 return 0;
2555
2556                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2557                         /*
2558                          * architecture have different format for hugetlbfs
2559                          * pmd format and THP pmd format
2560                          */
2561                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2562                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2563                                 return 0;
2564                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2565                         return 0;
2566         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2567
2568         return 1;
2569 }
2570
2571 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2572                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2573 {
2574         unsigned long next;
2575         pud_t *pudp;
2576
2577         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2578         do {
2579                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2580
2581                 next = pud_addr_end(addr, end);
2582                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2583                         return 0;
2584                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2585                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2586                                           pages, nr))
2587                                 return 0;
2588                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2589                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2590                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2591                                 return 0;
2592                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2593                         return 0;
2594         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2595
2596         return 1;
2597 }
2598
2599 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2600                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2601 {
2602         unsigned long next;
2603         p4d_t *p4dp;
2604
2605         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2606         do {
2607                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2608
2609                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2610                 if (p4d_none(p4d))
2611                         return 0;
2612                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2613                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2614                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2615                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2616                                 return 0;
2617                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2618                         return 0;
2619         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2620
2621         return 1;
2622 }
2623
2624 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2625                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2626 {
2627         unsigned long next;
2628         pgd_t *pgdp;
2629
2630         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2631         do {
2632                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2633
2634                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2635                 if (pgd_none(pgd))
2636                         return;
2637                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2638                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2639                                           pages, nr))
2640                                 return;
2641                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2642                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2643                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2644                                 return;
2645                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2646                         return;
2647         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2648 }
2649 #else
2650 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2651                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2652 {
2653 }
2654 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2655
2656 #ifndef gup_fast_permitted
2657 /*
2658  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2659  * we need to fall back to the slow version:
2660  */
2661 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2662 {
2663         return true;
2664 }
2665 #endif
2666
2667 /*
2668  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2669  * the regular GUP.
2670  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2671  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2672  *
2673  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2674  * pages pinned.
2675  */
2676 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2677                           struct page **pages)
2678 {
2679         unsigned long len, end;
2680         unsigned long flags;
2681         int nr_pinned = 0;
2682         /*
2683          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2684          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2685          */
2686         unsigned int gup_flags = FOLL_GET;
2687
2688         if (write)
2689                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2690
2691         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2692         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2693         end = start + len;
2694
2695         if (end <= start)
2696                 return 0;
2697         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2698                 return 0;
2699
2700         /*
2701          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2702          * interrupts disabled by get_futex_key.
2703          *
2704          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2705          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2706          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2707          *
2708          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2709          * block IPIs that come from THPs splitting.
2710          */
2711
2712         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2713             gup_fast_permitted(start, end)) {
2714                 local_irq_save(flags);
2715                 gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2716                 local_irq_restore(flags);
2717         }
2718
2719         return nr_pinned;
2720 }
2721 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2722
2723 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2724                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2725 {
2726         int ret;
2727
2728         /*
2729          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2730          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2731          */
2732         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2733                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2734                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2735                                             start, nr_pages,
2736                                             pages, NULL, gup_flags);
2737                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2738         } else {
2739                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2740                                               pages, gup_flags);
2741         }
2742
2743         return ret;
2744 }
2745
2746 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2747                                         unsigned int gup_flags,
2748                                         struct page **pages)
2749 {
2750         unsigned long addr, len, end;
2751         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2752
2753         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2754                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2755                 return -EINVAL;
2756
2757         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2758         addr = start;
2759         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2760         end = start + len;
2761
2762         if (end <= start)
2763                 return 0;
2764         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2765                 return -EFAULT;
2766
2767         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2768             gup_fast_permitted(start, end)) {
2769                 local_irq_disable();
2770                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2771                 local_irq_enable();
2772                 ret = nr_pinned;
2773         }
2774
2775         if (nr_pinned < nr_pages) {
2776                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2777                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2778                 pages += nr_pinned;
2779
2780                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2781                                               gup_flags, pages);
2782
2783                 /* Have to be a bit careful with return values */
2784                 if (nr_pinned > 0) {
2785                         if (ret < 0)
2786                                 ret = nr_pinned;
2787                         else
2788                                 ret += nr_pinned;
2789                 }
2790         }
2791
2792         return ret;
2793 }
2794
2795 /**
2796  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2797  * @start:      starting user address
2798  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2799  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2800  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2801  *              Should be at least nr_pages long.
2802  *
2803  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2804  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2805  * calling get_user_pages().
2806  *
2807  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2808  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2809  * -errno.
2810  */
2811 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2812                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2813 {
2814         /*
2815          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2816          * never directly by the caller, so enforce that:
2817          */
2818         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2819                 return -EINVAL;
2820
2821         /*
2822          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2823          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2824          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2825          * request.
2826          */
2827         gup_flags |= FOLL_GET;
2828         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2829 }
2830 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2831
2832 /**
2833  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2834  *
2835  * @start:      starting user address
2836  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2837  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2838  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2839  *              Should be at least nr_pages long.
2840  *
2841  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2842  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2843  * the arguments here are identical.
2844  *
2845  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2846  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for further details.
2847  *
2848  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2849  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2850  */
2851 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2852                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2853 {
2854         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2855         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2856                 return -EINVAL;
2857
2858         gup_flags |= FOLL_PIN;
2859         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2860 }
2861 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2862
2863 /**
2864  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2865  *
2866  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
2867  *              NULL if faults are not to be recorded.
2868  * @mm:         mm_struct of target mm
2869  * @start:      starting user address
2870  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2871  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2872  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2873  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2874  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2875  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2876  *              Or NULL if the caller does not require them.
2877  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2878  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2879  *              utilised. Lock must initially be held.
2880  *
2881  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2882  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2883  * the arguments here are identical.
2884  *
2885  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2886  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for details.
2887  *
2888  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2889  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2890  */
2891 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2892                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2893                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2894                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2895 {
2896         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2897         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2898                 return -EINVAL;
2899
2900         gup_flags |= FOLL_PIN;
2901         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
2902                                        pages, vmas, locked);
2903 }
2904 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2905
2906 /**
2907  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2908  *
2909  * @start:      starting user address
2910  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2911  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2912  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2913  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2914  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2915  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2916  *              Or NULL if the caller does not require them.
2917  *
2918  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2919  * FOLL_PIN is set.
2920  *
2921  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2922  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for details.
2923  *
2924  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2925  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2926  */
2927 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2928                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2929                     struct vm_area_struct **vmas)
2930 {
2931         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2932         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2933                 return -EINVAL;
2934
2935         gup_flags |= FOLL_PIN;
2936         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2937                                      pages, vmas, gup_flags);
2938 }
2939 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);