Merge tag 'acpi-5.7-rc1-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[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) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
355                 return ERR_PTR(-EFAULT);
356         return NULL;
357 }
358
359 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
360                 pte_t *pte, unsigned int flags)
361 {
362         /* No page to get reference */
363         if (flags & FOLL_GET)
364                 return -EFAULT;
365
366         if (flags & FOLL_TOUCH) {
367                 pte_t entry = *pte;
368
369                 if (flags & FOLL_WRITE)
370                         entry = pte_mkdirty(entry);
371                 entry = pte_mkyoung(entry);
372
373                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
374                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
375                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
376                 }
377         }
378
379         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
380         return -EEXIST;
381 }
382
383 /*
384  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
385  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
386  */
387 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
388 {
389         return pte_write(pte) ||
390                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
391 }
392
393 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
394                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
395                 struct dev_pagemap **pgmap)
396 {
397         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
398         struct page *page;
399         spinlock_t *ptl;
400         pte_t *ptep, pte;
401         int ret;
402
403         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
404         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
405                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
406                 return ERR_PTR(-EINVAL);
407 retry:
408         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
409                 return no_page_table(vma, flags);
410
411         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
412         pte = *ptep;
413         if (!pte_present(pte)) {
414                 swp_entry_t entry;
415                 /*
416                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
417                  * even while it is being migrated, so for that case we
418                  * need migration_entry_wait().
419                  */
420                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
421                         goto no_page;
422                 if (pte_none(pte))
423                         goto no_page;
424                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
425                 if (!is_migration_entry(entry))
426                         goto no_page;
427                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
428                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
429                 goto retry;
430         }
431         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
432                 goto no_page;
433         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
434                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
435                 return NULL;
436         }
437
438         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
439         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
440                 /*
441                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
442                  * case since they are only valid while holding the pgmap
443                  * reference.
444                  */
445                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
446                 if (*pgmap)
447                         page = pte_page(pte);
448                 else
449                         goto no_page;
450         } else if (unlikely(!page)) {
451                 if (flags & FOLL_DUMP) {
452                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
453                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
454                         goto out;
455                 }
456
457                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
458                         page = pte_page(pte);
459                 } else {
460                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
461                         page = ERR_PTR(ret);
462                         goto out;
463                 }
464         }
465
466         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
467                 get_page(page);
468                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
469                 lock_page(page);
470                 ret = split_huge_page(page);
471                 unlock_page(page);
472                 put_page(page);
473                 if (ret)
474                         return ERR_PTR(ret);
475                 goto retry;
476         }
477
478         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
479         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
480                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
481                 goto out;
482         }
483         /*
484          * We need to make the page accessible if and only if we are going
485          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
486          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
487          */
488         if (flags & FOLL_PIN) {
489                 ret = arch_make_page_accessible(page);
490                 if (ret) {
491                         unpin_user_page(page);
492                         page = ERR_PTR(ret);
493                         goto out;
494                 }
495         }
496         if (flags & FOLL_TOUCH) {
497                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
498                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
499                         set_page_dirty(page);
500                 /*
501                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
502                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
503                  * mark_page_accessed().
504                  */
505                 mark_page_accessed(page);
506         }
507         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
508                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
509                 if (PageTransCompound(page))
510                         goto out;
511
512                 /*
513                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
514                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
515                  * which might bounce very badly if there is contention.
516                  *
517                  * If the page is already locked, we don't need to
518                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
519                  * when it attempts to reclaim the page.
520                  */
521                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
522                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
523                         /*
524                          * Because we lock page here, and migration is
525                          * blocked by the pte's page reference, and we
526                          * know the page is still mapped, we don't even
527                          * need to check for file-cache page truncation.
528                          */
529                         mlock_vma_page(page);
530                         unlock_page(page);
531                 }
532         }
533 out:
534         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
535         return page;
536 no_page:
537         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
538         if (!pte_none(pte))
539                 return NULL;
540         return no_page_table(vma, flags);
541 }
542
543 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
544                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
545                                     unsigned int flags,
546                                     struct follow_page_context *ctx)
547 {
548         pmd_t *pmd, pmdval;
549         spinlock_t *ptl;
550         struct page *page;
551         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
552
553         pmd = pmd_offset(pudp, address);
554         /*
555          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
556          * on the stack so that it will stop changing under the code.
557          */
558         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
559         if (pmd_none(pmdval))
560                 return no_page_table(vma, flags);
561         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
562                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
563                 if (page)
564                         return page;
565                 return no_page_table(vma, flags);
566         }
567         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
568                 page = follow_huge_pd(vma, address,
569                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
570                                       PMD_SHIFT);
571                 if (page)
572                         return page;
573                 return no_page_table(vma, flags);
574         }
575 retry:
576         if (!pmd_present(pmdval)) {
577                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
578                         return no_page_table(vma, flags);
579                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
580                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
581                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
582                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
583                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
584                 /*
585                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
586                  * mmap_sem is held in read mode
587                  */
588                 if (pmd_none(pmdval))
589                         return no_page_table(vma, flags);
590                 goto retry;
591         }
592         if (pmd_devmap(pmdval)) {
593                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
594                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
595                 spin_unlock(ptl);
596                 if (page)
597                         return page;
598         }
599         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
600                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
601
602         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
603                 return no_page_table(vma, flags);
604
605 retry_locked:
606         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
607         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
608                 spin_unlock(ptl);
609                 return no_page_table(vma, flags);
610         }
611         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
612                 spin_unlock(ptl);
613                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
614                         return no_page_table(vma, flags);
615                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
616                 goto retry_locked;
617         }
618         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
619                 spin_unlock(ptl);
620                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
621         }
622         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
623                 int ret;
624                 page = pmd_page(*pmd);
625                 if (is_huge_zero_page(page)) {
626                         spin_unlock(ptl);
627                         ret = 0;
628                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
629                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
630                                 ret = -EBUSY;
631                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
632                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
633                                 spin_unlock(ptl);
634                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
635                         }
636                         spin_unlock(ptl);
637                         lock_page(page);
638                         ret = split_huge_page(page);
639                         unlock_page(page);
640                         put_page(page);
641                         if (pmd_none(*pmd))
642                                 return no_page_table(vma, flags);
643                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
644                         spin_unlock(ptl);
645                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
646                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
647                 }
648
649                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
650                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
651         }
652         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
653         spin_unlock(ptl);
654         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
655         return page;
656 }
657
658 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
659                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
660                                     unsigned int flags,
661                                     struct follow_page_context *ctx)
662 {
663         pud_t *pud;
664         spinlock_t *ptl;
665         struct page *page;
666         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
667
668         pud = pud_offset(p4dp, address);
669         if (pud_none(*pud))
670                 return no_page_table(vma, flags);
671         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
672                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
673                 if (page)
674                         return page;
675                 return no_page_table(vma, flags);
676         }
677         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
678                 page = follow_huge_pd(vma, address,
679                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
680                                       PUD_SHIFT);
681                 if (page)
682                         return page;
683                 return no_page_table(vma, flags);
684         }
685         if (pud_devmap(*pud)) {
686                 ptl = pud_lock(mm, pud);
687                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
688                 spin_unlock(ptl);
689                 if (page)
690                         return page;
691         }
692         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
693                 return no_page_table(vma, flags);
694
695         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
696 }
697
698 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
699                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
700                                     unsigned int flags,
701                                     struct follow_page_context *ctx)
702 {
703         p4d_t *p4d;
704         struct page *page;
705
706         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
707         if (p4d_none(*p4d))
708                 return no_page_table(vma, flags);
709         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
710         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
711                 return no_page_table(vma, flags);
712
713         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
714                 page = follow_huge_pd(vma, address,
715                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
716                                       P4D_SHIFT);
717                 if (page)
718                         return page;
719                 return no_page_table(vma, flags);
720         }
721         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
722 }
723
724 /**
725  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
726  * @vma: vm_area_struct mapping @address
727  * @address: virtual address to look up
728  * @flags: flags modifying lookup behaviour
729  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
730  *       pointer to output page_mask
731  *
732  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
733  *
734  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
735  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
736  *
737  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
738  *
739  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
740  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
741  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
742  */
743 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
744                               unsigned long address, unsigned int flags,
745                               struct follow_page_context *ctx)
746 {
747         pgd_t *pgd;
748         struct page *page;
749         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
750
751         ctx->page_mask = 0;
752
753         /* make this handle hugepd */
754         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
755         if (!IS_ERR(page)) {
756                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
757                 return page;
758         }
759
760         pgd = pgd_offset(mm, address);
761
762         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
763                 return no_page_table(vma, flags);
764
765         if (pgd_huge(*pgd)) {
766                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
767                 if (page)
768                         return page;
769                 return no_page_table(vma, flags);
770         }
771         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
772                 page = follow_huge_pd(vma, address,
773                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
774                                       PGDIR_SHIFT);
775                 if (page)
776                         return page;
777                 return no_page_table(vma, flags);
778         }
779
780         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
781 }
782
783 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
784                          unsigned int foll_flags)
785 {
786         struct follow_page_context ctx = { NULL };
787         struct page *page;
788
789         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
790         if (ctx.pgmap)
791                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
792         return page;
793 }
794
795 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
796                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
797                 struct page **page)
798 {
799         pgd_t *pgd;
800         p4d_t *p4d;
801         pud_t *pud;
802         pmd_t *pmd;
803         pte_t *pte;
804         int ret = -EFAULT;
805
806         /* user gate pages are read-only */
807         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
808                 return -EFAULT;
809         if (address > TASK_SIZE)
810                 pgd = pgd_offset_k(address);
811         else
812                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
813         if (pgd_none(*pgd))
814                 return -EFAULT;
815         p4d = p4d_offset(pgd, address);
816         if (p4d_none(*p4d))
817                 return -EFAULT;
818         pud = pud_offset(p4d, address);
819         if (pud_none(*pud))
820                 return -EFAULT;
821         pmd = pmd_offset(pud, address);
822         if (!pmd_present(*pmd))
823                 return -EFAULT;
824         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
825         pte = pte_offset_map(pmd, address);
826         if (pte_none(*pte))
827                 goto unmap;
828         *vma = get_gate_vma(mm);
829         if (!page)
830                 goto out;
831         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
832         if (!*page) {
833                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
834                         goto unmap;
835                 *page = pte_page(*pte);
836         }
837         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
838                 ret = -ENOMEM;
839                 goto unmap;
840         }
841 out:
842         ret = 0;
843 unmap:
844         pte_unmap(pte);
845         return ret;
846 }
847
848 /*
849  * mmap_sem must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
850  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.  If it
851  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
852  */
853 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
854                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
855 {
856         unsigned int fault_flags = 0;
857         vm_fault_t ret;
858
859         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
860         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
861                 return -ENOENT;
862         if (*flags & FOLL_WRITE)
863                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
864         if (*flags & FOLL_REMOTE)
865                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
866         if (locked)
867                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
868         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
869                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
870         if (*flags & FOLL_TRIED) {
871                 /*
872                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
873                  * can co-exist
874                  */
875                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
876         }
877
878         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
879         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
880                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
881
882                 if (err)
883                         return err;
884                 BUG();
885         }
886
887         if (tsk) {
888                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
889                         tsk->maj_flt++;
890                 else
891                         tsk->min_flt++;
892         }
893
894         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
895                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
896                         *locked = 0;
897                 return -EBUSY;
898         }
899
900         /*
901          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
902          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
903          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
904          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
905          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
906          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
907          * reCOWed by userspace write).
908          */
909         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
910                 *flags |= FOLL_COW;
911         return 0;
912 }
913
914 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
915 {
916         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
917         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
918         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
919
920         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
921                 return -EFAULT;
922
923         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
924                 return -EFAULT;
925
926         if (write) {
927                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
928                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
929                                 return -EFAULT;
930                         /*
931                          * We used to let the write,force case do COW in a
932                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
933                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
934                          * executable, without corrupting the file (yet only
935                          * when that file had been opened for writing!).
936                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
937                          * just reject it.
938                          */
939                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
940                                 return -EFAULT;
941                 }
942         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
943                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
944                         return -EFAULT;
945                 /*
946                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
947                  * have VM_MAYREAD set?
948                  */
949                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
950                         return -EFAULT;
951         }
952         /*
953          * gups are always data accesses, not instruction
954          * fetches, so execute=false here
955          */
956         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
957                 return -EFAULT;
958         return 0;
959 }
960
961 /**
962  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
963  * @tsk:        task_struct of target task
964  * @mm:         mm_struct of target mm
965  * @start:      starting user address
966  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
967  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
968  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
969  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
970  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
971  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
972  *              Or NULL if the caller does not require them.
973  * @locked:     whether we're still with the mmap_sem held
974  *
975  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
976  * number requested), or an error. Details about the return value:
977  *
978  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
979  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
980  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
981  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
982  *
983  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
984  *
985  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
986  *
987  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
988  *
989  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
990  * each struct page that each user address corresponds to at a given
991  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
992  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
993  *
994  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
995  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
996  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
997  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
998  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
999  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1000  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1001  * locks can't be held over the syscall boundary.
1002  *
1003  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1004  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1005  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1006  * before put_page is called.
1007  *
1008  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_sem is
1009  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1010  * have FOLL_NOWAIT.
1011  *
1012  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1013  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
1014  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1015  * reading or writing and will not be released.
1016  *
1017  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1018  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1019  * you need some special @gup_flags.
1020  */
1021 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1022                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1023                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1024                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1025 {
1026         long ret = 0, i = 0;
1027         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1028         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1029
1030         if (!nr_pages)
1031                 return 0;
1032
1033         start = untagged_addr(start);
1034
1035         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1036
1037         /*
1038          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1039          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1040          * using the address space
1041          */
1042         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1043                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1044
1045         do {
1046                 struct page *page;
1047                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1048                 unsigned int page_increm;
1049
1050                 /* first iteration or cross vma bound */
1051                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1052                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1053                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1054                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1055                                                 gup_flags, &vma,
1056                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1057                                 if (ret)
1058                                         goto out;
1059                                 ctx.page_mask = 0;
1060                                 goto next_page;
1061                         }
1062
1063                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1064                                 ret = -EFAULT;
1065                                 goto out;
1066                         }
1067                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1068                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1069                                                 &start, &nr_pages, i,
1070                                                 gup_flags, locked);
1071                                 if (locked && *locked == 0) {
1072                                         /*
1073                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1074                                          * and we've lost mmap_sem.
1075                                          * We must stop here.
1076                                          */
1077                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1078                                         BUG_ON(ret != 0);
1079                                         goto out;
1080                                 }
1081                                 continue;
1082                         }
1083                 }
1084 retry:
1085                 /*
1086                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1087                  * potentially allocating memory.
1088                  */
1089                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1090                         ret = -ERESTARTSYS;
1091                         goto out;
1092                 }
1093                 cond_resched();
1094
1095                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1096                 if (!page) {
1097                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
1098                                            locked);
1099                         switch (ret) {
1100                         case 0:
1101                                 goto retry;
1102                         case -EBUSY:
1103                                 ret = 0;
1104                                 /* FALLTHRU */
1105                         case -EFAULT:
1106                         case -ENOMEM:
1107                         case -EHWPOISON:
1108                                 goto out;
1109                         case -ENOENT:
1110                                 goto next_page;
1111                         }
1112                         BUG();
1113                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1114                         /*
1115                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1116                          * struct page.
1117                          */
1118                         goto next_page;
1119                 } else if (IS_ERR(page)) {
1120                         ret = PTR_ERR(page);
1121                         goto out;
1122                 }
1123                 if (pages) {
1124                         pages[i] = page;
1125                         flush_anon_page(vma, page, start);
1126                         flush_dcache_page(page);
1127                         ctx.page_mask = 0;
1128                 }
1129 next_page:
1130                 if (vmas) {
1131                         vmas[i] = vma;
1132                         ctx.page_mask = 0;
1133                 }
1134                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1135                 if (page_increm > nr_pages)
1136                         page_increm = nr_pages;
1137                 i += page_increm;
1138                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1139                 nr_pages -= page_increm;
1140         } while (nr_pages);
1141 out:
1142         if (ctx.pgmap)
1143                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1144         return i ? i : ret;
1145 }
1146
1147 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1148                               unsigned int fault_flags)
1149 {
1150         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1151         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1152         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1153
1154         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1155                 return false;
1156
1157         /*
1158          * The architecture might have a hardware protection
1159          * mechanism other than read/write that can deny access.
1160          *
1161          * gup always represents data access, not instruction
1162          * fetches, so execute=false here:
1163          */
1164         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1165                 return false;
1166
1167         return true;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1172  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1173  *              NULL if faults are not to be recorded.
1174  * @mm:         mm_struct of target mm
1175  * @address:    user address
1176  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1177  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
1178  *              does not allow retry
1179  *
1180  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1181  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1182  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1183  * trying again.
1184  *
1185  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1186  *
1187  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1188  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1189  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1190  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1191  *
1192  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1193  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1194  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1195  * succeed.
1196  *
1197  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
1198  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
1199  */
1200 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1201                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1202                      bool *unlocked)
1203 {
1204         struct vm_area_struct *vma;
1205         vm_fault_t ret, major = 0;
1206
1207         address = untagged_addr(address);
1208
1209         if (unlocked)
1210                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1211
1212 retry:
1213         vma = find_extend_vma(mm, address);
1214         if (!vma || address < vma->vm_start)
1215                 return -EFAULT;
1216
1217         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1218                 return -EFAULT;
1219
1220         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
1221         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1222         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1223                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1224
1225                 if (err)
1226                         return err;
1227                 BUG();
1228         }
1229
1230         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1231                 down_read(&mm->mmap_sem);
1232                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
1233                         *unlocked = true;
1234                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1235                         goto retry;
1236                 }
1237         }
1238
1239         if (tsk) {
1240                 if (major)
1241                         tsk->maj_flt++;
1242                 else
1243                         tsk->min_flt++;
1244         }
1245         return 0;
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1248
1249 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1250                                                 struct mm_struct *mm,
1251                                                 unsigned long start,
1252                                                 unsigned long nr_pages,
1253                                                 struct page **pages,
1254                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1255                                                 int *locked,
1256                                                 unsigned int flags)
1257 {
1258         long ret, pages_done;
1259         bool lock_dropped;
1260
1261         if (locked) {
1262                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1263                 BUG_ON(vmas);
1264                 /* check caller initialized locked */
1265                 BUG_ON(*locked != 1);
1266         }
1267
1268         /*
1269          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1270          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1271          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1272          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1273          *
1274          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1275          * that here, as any failures will be obvious enough.
1276          */
1277         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1278                 flags |= FOLL_GET;
1279
1280         pages_done = 0;
1281         lock_dropped = false;
1282         for (;;) {
1283                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1284                                        vmas, locked);
1285                 if (!locked)
1286                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1287                         return ret;
1288
1289                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1290                 if (!*locked) {
1291                         BUG_ON(ret < 0);
1292                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1293                 }
1294
1295                 if (ret > 0) {
1296                         nr_pages -= ret;
1297                         pages_done += ret;
1298                         if (!nr_pages)
1299                                 break;
1300                 }
1301                 if (*locked) {
1302                         /*
1303                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1304                          * FOLL_NOWAIT.
1305                          */
1306                         if (!pages_done)
1307                                 pages_done = ret;
1308                         break;
1309                 }
1310                 /*
1311                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1312                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1313                  */
1314                 if (likely(pages))
1315                         pages += ret;
1316                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1317                 lock_dropped = true;
1318
1319 retry:
1320                 /*
1321                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1322                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1323                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1324                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1325                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1326                  */
1327
1328                 if (fatal_signal_pending(current))
1329                         break;
1330
1331                 *locked = 1;
1332                 ret = down_read_killable(&mm->mmap_sem);
1333                 if (ret) {
1334                         BUG_ON(ret > 0);
1335                         if (!pages_done)
1336                                 pages_done = ret;
1337                         break;
1338                 }
1339
1340                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1341                                        pages, NULL, locked);
1342                 if (!*locked) {
1343                         /* Continue to retry until we succeeded */
1344                         BUG_ON(ret != 0);
1345                         goto retry;
1346                 }
1347                 if (ret != 1) {
1348                         BUG_ON(ret > 1);
1349                         if (!pages_done)
1350                                 pages_done = ret;
1351                         break;
1352                 }
1353                 nr_pages--;
1354                 pages_done++;
1355                 if (!nr_pages)
1356                         break;
1357                 if (likely(pages))
1358                         pages++;
1359                 start += PAGE_SIZE;
1360         }
1361         if (lock_dropped && *locked) {
1362                 /*
1363                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1364                  * and so the critical section protected by it was lost.
1365                  */
1366                 up_read(&mm->mmap_sem);
1367                 *locked = 0;
1368         }
1369         return pages_done;
1370 }
1371
1372 /**
1373  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1374  * @vma:   target vma
1375  * @start: start address
1376  * @end:   end address
1377  * @locked: whether the mmap_sem is still held
1378  *
1379  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1380  *
1381  * return 0 on success, negative error code on error.
1382  *
1383  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1384  *
1385  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1386  * be unperturbed.
1387  *
1388  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1389  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1390  */
1391 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1392                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1393 {
1394         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1395         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1396         int gup_flags;
1397
1398         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1399         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1400         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1401         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1402         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1403
1404         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1405         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1406                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1407         /*
1408          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1409          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1410          * and we would not want to dirty them for nothing.
1411          */
1412         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1413                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1414
1415         /*
1416          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1417          * other than PROT_NONE.
1418          */
1419         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1420                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1421
1422         /*
1423          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1424          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1425          */
1426         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1427                                 NULL, NULL, locked);
1428 }
1429
1430 /*
1431  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1432  *
1433  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1434  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1435  * mmap_sem must not be held.
1436  */
1437 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1438 {
1439         struct mm_struct *mm = current->mm;
1440         unsigned long end, nstart, nend;
1441         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1442         int locked = 0;
1443         long ret = 0;
1444
1445         end = start + len;
1446
1447         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1448                 /*
1449                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1450                  * Find first corresponding VMA.
1451                  */
1452                 if (!locked) {
1453                         locked = 1;
1454                         down_read(&mm->mmap_sem);
1455                         vma = find_vma(mm, nstart);
1456                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1457                         vma = vma->vm_next;
1458                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1459                         break;
1460                 /*
1461                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1462                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1463                  */
1464                 nend = min(end, vma->vm_end);
1465                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1466                         continue;
1467                 if (nstart < vma->vm_start)
1468                         nstart = vma->vm_start;
1469                 /*
1470                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1471                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1472                  * if the vma was already munlocked.
1473                  */
1474                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1475                 if (ret < 0) {
1476                         if (ignore_errors) {
1477                                 ret = 0;
1478                                 continue;       /* continue at next VMA */
1479                         }
1480                         break;
1481                 }
1482                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1483                 ret = 0;
1484         }
1485         if (locked)
1486                 up_read(&mm->mmap_sem);
1487         return ret;     /* 0 or negative error code */
1488 }
1489
1490 /**
1491  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1492  * @addr: user address
1493  *
1494  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1495  * to be freed afterwards by put_page().
1496  *
1497  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1498  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1499  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1500  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1501  *
1502  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1503  */
1504 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1505 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1506 {
1507         struct vm_area_struct *vma;
1508         struct page *page;
1509
1510         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1511                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1512                              NULL) < 1)
1513                 return NULL;
1514         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1515         return page;
1516 }
1517 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1518 #else /* CONFIG_MMU */
1519 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1520                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1521                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1522                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1523                 unsigned int foll_flags)
1524 {
1525         struct vm_area_struct *vma;
1526         unsigned long vm_flags;
1527         int i;
1528
1529         /* calculate required read or write permissions.
1530          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1531          */
1532         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1533                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1534         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1535                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1536
1537         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1538                 vma = find_vma(mm, start);
1539                 if (!vma)
1540                         goto finish_or_fault;
1541
1542                 /* protect what we can, including chardevs */
1543                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1544                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1545                         goto finish_or_fault;
1546
1547                 if (pages) {
1548                         pages[i] = virt_to_page(start);
1549                         if (pages[i])
1550                                 get_page(pages[i]);
1551                 }
1552                 if (vmas)
1553                         vmas[i] = vma;
1554                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1555         }
1556
1557         return i;
1558
1559 finish_or_fault:
1560         return i ? : -EFAULT;
1561 }
1562 #endif /* !CONFIG_MMU */
1563
1564 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1565 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1566 {
1567         long i;
1568         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1569
1570         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1571                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1572
1573                 if (vma == vma_prev)
1574                         continue;
1575
1576                 vma_prev = vma;
1577
1578                 if (vma_is_fsdax(vma))
1579                         return true;
1580         }
1581         return false;
1582 }
1583
1584 #ifdef CONFIG_CMA
1585 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1586 {
1587         /*
1588          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1589          * as the source page.
1590          */
1591         int nid = page_to_nid(page);
1592         /*
1593          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1594          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1595          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1596          * in some case these nodes will have really less non movable
1597          * allocation memory.
1598          */
1599         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1600
1601         if (PageHighMem(page))
1602                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1603
1604 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1605         if (PageHuge(page)) {
1606                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1607                 /*
1608                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1609                  * mostly be from the CMA region.
1610                  */
1611                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1612         }
1613 #endif
1614         if (PageTransHuge(page)) {
1615                 struct page *thp;
1616                 /*
1617                  * ignore allocation failure warnings
1618                  */
1619                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1620
1621                 /*
1622                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1623                  * CMA area again.
1624                  */
1625                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1626                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1627                 if (!thp)
1628                         return NULL;
1629                 prep_transhuge_page(thp);
1630                 return thp;
1631         }
1632
1633         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1634 }
1635
1636 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1637                                         struct mm_struct *mm,
1638                                         unsigned long start,
1639                                         unsigned long nr_pages,
1640                                         struct page **pages,
1641                                         struct vm_area_struct **vmas,
1642                                         unsigned int gup_flags)
1643 {
1644         unsigned long i;
1645         unsigned long step;
1646         bool drain_allow = true;
1647         bool migrate_allow = true;
1648         LIST_HEAD(cma_page_list);
1649         long ret = nr_pages;
1650
1651 check_again:
1652         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1653
1654                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1655
1656                 /*
1657                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1658                  * part.
1659                  */
1660                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1661                 /*
1662                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1663                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1664                  * of the CMA zone if possible.
1665                  */
1666                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1667                         if (PageHuge(head))
1668                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1669                         else {
1670                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1671                                         lru_add_drain_all();
1672                                         drain_allow = false;
1673                                 }
1674
1675                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1676                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1677                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1678                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1679                                                             page_is_file_cache(head),
1680                                                             hpage_nr_pages(head));
1681                                 }
1682                         }
1683                 }
1684
1685                 i += step;
1686         }
1687
1688         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1689                 /*
1690                  * drop the above get_user_pages reference.
1691                  */
1692                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1693                         put_page(pages[i]);
1694
1695                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1696                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1697                         /*
1698                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1699                          * without migration.
1700                          */
1701                         migrate_allow = false;
1702
1703                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1704                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1705                 }
1706                 /*
1707                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1708                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1709                  * earlier.
1710                  */
1711                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1712                                                    pages, vmas, NULL,
1713                                                    gup_flags);
1714
1715                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1716                         nr_pages = ret;
1717                         drain_allow = true;
1718                         goto check_again;
1719                 }
1720         }
1721
1722         return ret;
1723 }
1724 #else
1725 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1726                                         struct mm_struct *mm,
1727                                         unsigned long start,
1728                                         unsigned long nr_pages,
1729                                         struct page **pages,
1730                                         struct vm_area_struct **vmas,
1731                                         unsigned int gup_flags)
1732 {
1733         return nr_pages;
1734 }
1735 #endif /* CONFIG_CMA */
1736
1737 /*
1738  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1739  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1740  */
1741 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1742                                   struct mm_struct *mm,
1743                                   unsigned long start,
1744                                   unsigned long nr_pages,
1745                                   struct page **pages,
1746                                   struct vm_area_struct **vmas,
1747                                   unsigned int gup_flags)
1748 {
1749         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1750         unsigned long flags = 0;
1751         long rc, i;
1752
1753         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1754                 if (!pages)
1755                         return -EINVAL;
1756
1757                 if (!vmas_tmp) {
1758                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1759                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1760                                            GFP_KERNEL);
1761                         if (!vmas_tmp)
1762                                 return -ENOMEM;
1763                 }
1764                 flags = memalloc_nocma_save();
1765         }
1766
1767         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1768                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1769
1770         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1771                 memalloc_nocma_restore(flags);
1772                 if (rc < 0)
1773                         goto out;
1774
1775                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1776                         for (i = 0; i < rc; i++)
1777                                 put_page(pages[i]);
1778                         rc = -EOPNOTSUPP;
1779                         goto out;
1780                 }
1781
1782                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1783                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1784         }
1785
1786 out:
1787         if (vmas_tmp != vmas)
1788                 kfree(vmas_tmp);
1789         return rc;
1790 }
1791 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1792 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1793                                                   struct mm_struct *mm,
1794                                                   unsigned long start,
1795                                                   unsigned long nr_pages,
1796                                                   struct page **pages,
1797                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1798                                                   unsigned int flags)
1799 {
1800         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1801                                        NULL, flags);
1802 }
1803 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1804
1805 #ifdef CONFIG_MMU
1806 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1807                                     struct mm_struct *mm,
1808                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1809                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1810                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1811 {
1812         /*
1813          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1814          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1815          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1816          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1817          * allow what we can.
1818          */
1819         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1820                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1821                         return -EINVAL;
1822                 /*
1823                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1824                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1825                  */
1826                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1827                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1828                                              FOLL_REMOTE);
1829         }
1830
1831         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1832                                        locked,
1833                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1834 }
1835
1836 /*
1837  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1838  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1839  *              NULL if faults are not to be recorded.
1840  * @mm:         mm_struct of target mm
1841  * @start:      starting user address
1842  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1843  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1844  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1845  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1846  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1847  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1848  *              Or NULL if the caller does not require them.
1849  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1850  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1851  *              utilised. Lock must initially be held.
1852  *
1853  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1854  * number requested), or an error. Details about the return value:
1855  *
1856  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1857  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1858  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1859  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1860  *
1861  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1862  *
1863  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1864  *
1865  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1866  *
1867  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1868  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1869  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1870  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1871  *
1872  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1873  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1874  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1875  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1876  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1877  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1878  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1879  * locks can't be held over the syscall boundary.
1880  *
1881  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1882  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1883  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1884  *
1885  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1886  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1887  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1888  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1889  * use the correct cache flushing APIs.
1890  *
1891  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1892  *
1893  * get_user_pages should be phased out in favor of
1894  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1895  * should use get_user_pages because it cannot pass
1896  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1897  */
1898 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1899                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1900                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1901                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1902 {
1903         /*
1904          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1905          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1906          */
1907         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1908                 return -EINVAL;
1909
1910         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1911                                        pages, vmas, locked);
1912 }
1913 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1914
1915 #else /* CONFIG_MMU */
1916 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1917                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1918                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1919                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1920 {
1921         return 0;
1922 }
1923
1924 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1925                                     struct mm_struct *mm,
1926                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1927                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1928                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1929 {
1930         return 0;
1931 }
1932 #endif /* !CONFIG_MMU */
1933
1934 /*
1935  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1936  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1937  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1938  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1939  * FOLL_REMOTE in here.
1940  */
1941 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1942                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1943                 struct vm_area_struct **vmas)
1944 {
1945         /*
1946          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1947          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1948          */
1949         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1950                 return -EINVAL;
1951
1952         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1953                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1954 }
1955 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1956
1957 /*
1958  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1959  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1960  * get_user_pages_unlocked().
1961  *
1962  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1963  *
1964  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1965  *      do_something()
1966  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1967  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1968  *
1969  *  to:
1970  *
1971  *      int locked = 1;
1972  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1973  *      do_something()
1974  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1975  *      if (locked)
1976  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1977  */
1978 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1979                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1980                            int *locked)
1981 {
1982         /*
1983          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1984          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1985          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1986          * disallow this option for now.
1987          */
1988         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1989                 return -EINVAL;
1990
1991         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1992                                        pages, NULL, locked,
1993                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1994 }
1995 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1996
1997 /*
1998  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1999  *
2000  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2001  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2002  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2003  *
2004  *  with:
2005  *
2006  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
2007  *
2008  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2009  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2010  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2011  */
2012 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2013                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2014 {
2015         struct mm_struct *mm = current->mm;
2016         int locked = 1;
2017         long ret;
2018
2019         /*
2020          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2021          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2022          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2023          * disallow this option for now.
2024          */
2025         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2026                 return -EINVAL;
2027
2028         down_read(&mm->mmap_sem);
2029         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2030                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2031         if (locked)
2032                 up_read(&mm->mmap_sem);
2033         return ret;
2034 }
2035 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2036
2037 /*
2038  * Fast GUP
2039  *
2040  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2041  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2042  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2043  * block any THP splits.
2044  *
2045  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2046  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2047  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2048  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2049  *
2050  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2051  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2052  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2053  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2054  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2055  *
2056  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2057  * are currently made:
2058  *
2059  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2060  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2061  *
2062  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2063  *
2064  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2065  *
2066  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2067  *
2068  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2069  */
2070 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2071
2072 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2073 {
2074         if (flags & FOLL_PIN) {
2075                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2076                                     refs);
2077
2078                 if (hpage_pincount_available(page))
2079                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2080                 else
2081                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2082         }
2083
2084         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2085         /*
2086          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2087          * ref needs a put_page().
2088          */
2089         if (refs > 1)
2090                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2091         put_page(page);
2092 }
2093
2094 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2095
2096 /*
2097  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2098  *
2099  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2100  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2101  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2102  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2103  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2104  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2105  * that we are blocking by holding interrupts off.
2106  *
2107  * Setting ptes from not present to present goes:
2108  *
2109  *   ptep->pte_high = h;
2110  *   smp_wmb();
2111  *   ptep->pte_low = l;
2112  *
2113  * And present to not present goes:
2114  *
2115  *   ptep->pte_low = 0;
2116  *   smp_wmb();
2117  *   ptep->pte_high = 0;
2118  *
2119  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2120  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2121  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2122  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2123  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2124  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2125  * operates on present ptes we're safe.
2126  */
2127 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2128 {
2129         pte_t pte;
2130
2131         do {
2132                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2133                 smp_rmb();
2134                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2135                 smp_rmb();
2136         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2137
2138         return pte;
2139 }
2140 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2141 /*
2142  * We require that the PTE can be read atomically.
2143  */
2144 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2145 {
2146         return READ_ONCE(*ptep);
2147 }
2148 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2149
2150 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2151                                             unsigned int flags,
2152                                             struct page **pages)
2153 {
2154         while ((*nr) - nr_start) {
2155                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2156
2157                 ClearPageReferenced(page);
2158                 if (flags & FOLL_PIN)
2159                         unpin_user_page(page);
2160                 else
2161                         put_page(page);
2162         }
2163 }
2164
2165 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2166 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2167                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2168 {
2169         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2170         int nr_start = *nr, ret = 0;
2171         pte_t *ptep, *ptem;
2172
2173         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2174         do {
2175                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2176                 struct page *head, *page;
2177
2178                 /*
2179                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2180                  * path using the pte_protnone check.
2181                  */
2182                 if (pte_protnone(pte))
2183                         goto pte_unmap;
2184
2185                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2186                         goto pte_unmap;
2187
2188                 if (pte_devmap(pte)) {
2189                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2190                                 goto pte_unmap;
2191
2192                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2193                         if (unlikely(!pgmap)) {
2194                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2195                                 goto pte_unmap;
2196                         }
2197                 } else if (pte_special(pte))
2198                         goto pte_unmap;
2199
2200                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2201                 page = pte_page(pte);
2202
2203                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2204                 if (!head)
2205                         goto pte_unmap;
2206
2207                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2208                         put_compound_head(head, 1, flags);
2209                         goto pte_unmap;
2210                 }
2211
2212                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2213
2214                 /*
2215                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2216                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2217                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2218                  * details.
2219                  */
2220                 if (flags & FOLL_PIN) {
2221                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2222                         if (ret) {
2223                                 unpin_user_page(page);
2224                                 goto pte_unmap;
2225                         }
2226                 }
2227                 SetPageReferenced(page);
2228                 pages[*nr] = page;
2229                 (*nr)++;
2230
2231         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2232
2233         ret = 1;
2234
2235 pte_unmap:
2236         if (pgmap)
2237                 put_dev_pagemap(pgmap);
2238         pte_unmap(ptem);
2239         return ret;
2240 }
2241 #else
2242
2243 /*
2244  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2245  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2246  * to be special.
2247  *
2248  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2249  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
2250  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2251  */
2252 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2253                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2254 {
2255         return 0;
2256 }
2257 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2258
2259 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2260 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2261                              unsigned long end, unsigned int flags,
2262                              struct page **pages, int *nr)
2263 {
2264         int nr_start = *nr;
2265         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2266
2267         do {
2268                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2269
2270                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2271                 if (unlikely(!pgmap)) {
2272                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2273                         return 0;
2274                 }
2275                 SetPageReferenced(page);
2276                 pages[*nr] = page;
2277                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2278                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2279                         return 0;
2280                 }
2281                 (*nr)++;
2282                 pfn++;
2283         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2284
2285         if (pgmap)
2286                 put_dev_pagemap(pgmap);
2287         return 1;
2288 }
2289
2290 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2291                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2292                                  struct page **pages, int *nr)
2293 {
2294         unsigned long fault_pfn;
2295         int nr_start = *nr;
2296
2297         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2298         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2299                 return 0;
2300
2301         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2302                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2303                 return 0;
2304         }
2305         return 1;
2306 }
2307
2308 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2309                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2310                                  struct page **pages, int *nr)
2311 {
2312         unsigned long fault_pfn;
2313         int nr_start = *nr;
2314
2315         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2316         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2317                 return 0;
2318
2319         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2320                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2321                 return 0;
2322         }
2323         return 1;
2324 }
2325 #else
2326 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2327                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2328                                  struct page **pages, int *nr)
2329 {
2330         BUILD_BUG();
2331         return 0;
2332 }
2333
2334 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2335                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2336                                  struct page **pages, int *nr)
2337 {
2338         BUILD_BUG();
2339         return 0;
2340 }
2341 #endif
2342
2343 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2344                            unsigned long end, struct page **pages)
2345 {
2346         int nr;
2347
2348         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2349                 pages[nr++] = page++;
2350
2351         return nr;
2352 }
2353
2354 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2355 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2356                                       unsigned long sz)
2357 {
2358         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2359         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2360 }
2361
2362 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2363                        unsigned long end, unsigned int flags,
2364                        struct page **pages, int *nr)
2365 {
2366         unsigned long pte_end;
2367         struct page *head, *page;
2368         pte_t pte;
2369         int refs;
2370
2371         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2372         if (pte_end < end)
2373                 end = pte_end;
2374
2375         pte = READ_ONCE(*ptep);
2376
2377         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2378                 return 0;
2379
2380         /* hugepages are never "special" */
2381         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2382
2383         head = pte_page(pte);
2384         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2385         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2386
2387         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2388         if (!head)
2389                 return 0;
2390
2391         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2392                 put_compound_head(head, refs, flags);
2393                 return 0;
2394         }
2395
2396         *nr += refs;
2397         SetPageReferenced(head);
2398         return 1;
2399 }
2400
2401 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2402                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2403                 struct page **pages, int *nr)
2404 {
2405         pte_t *ptep;
2406         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2407         unsigned long next;
2408
2409         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2410         do {
2411                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2412                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2413                         return 0;
2414         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2415
2416         return 1;
2417 }
2418 #else
2419 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2420                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2421                 struct page **pages, int *nr)
2422 {
2423         return 0;
2424 }
2425 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2426
2427 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2428                         unsigned long end, unsigned int flags,
2429                         struct page **pages, int *nr)
2430 {
2431         struct page *head, *page;
2432         int refs;
2433
2434         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2435                 return 0;
2436
2437         if (pmd_devmap(orig)) {
2438                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2439                         return 0;
2440                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2441                                              pages, nr);
2442         }
2443
2444         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2445         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2446
2447         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2448         if (!head)
2449                 return 0;
2450
2451         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2452                 put_compound_head(head, refs, flags);
2453                 return 0;
2454         }
2455
2456         *nr += refs;
2457         SetPageReferenced(head);
2458         return 1;
2459 }
2460
2461 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2462                         unsigned long end, unsigned int flags,
2463                         struct page **pages, int *nr)
2464 {
2465         struct page *head, *page;
2466         int refs;
2467
2468         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2469                 return 0;
2470
2471         if (pud_devmap(orig)) {
2472                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2473                         return 0;
2474                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2475                                              pages, nr);
2476         }
2477
2478         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2479         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2480
2481         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2482         if (!head)
2483                 return 0;
2484
2485         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2486                 put_compound_head(head, refs, flags);
2487                 return 0;
2488         }
2489
2490         *nr += refs;
2491         SetPageReferenced(head);
2492         return 1;
2493 }
2494
2495 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2496                         unsigned long end, unsigned int flags,
2497                         struct page **pages, int *nr)
2498 {
2499         int refs;
2500         struct page *head, *page;
2501
2502         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2503                 return 0;
2504
2505         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2506
2507         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2508         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2509
2510         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2511         if (!head)
2512                 return 0;
2513
2514         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2515                 put_compound_head(head, refs, flags);
2516                 return 0;
2517         }
2518
2519         *nr += refs;
2520         SetPageReferenced(head);
2521         return 1;
2522 }
2523
2524 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2525                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2526 {
2527         unsigned long next;
2528         pmd_t *pmdp;
2529
2530         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2531         do {
2532                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2533
2534                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2535                 if (!pmd_present(pmd))
2536                         return 0;
2537
2538                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2539                              pmd_devmap(pmd))) {
2540                         /*
2541                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2542                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2543                          * can be serialised against THP migration.
2544                          */
2545                         if (pmd_protnone(pmd))
2546                                 return 0;
2547
2548                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2549                                 pages, nr))
2550                                 return 0;
2551
2552                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2553                         /*
2554                          * architecture have different format for hugetlbfs
2555                          * pmd format and THP pmd format
2556                          */
2557                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2558                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2559                                 return 0;
2560                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2561                         return 0;
2562         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2563
2564         return 1;
2565 }
2566
2567 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2568                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2569 {
2570         unsigned long next;
2571         pud_t *pudp;
2572
2573         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2574         do {
2575                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2576
2577                 next = pud_addr_end(addr, end);
2578                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2579                         return 0;
2580                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2581                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2582                                           pages, nr))
2583                                 return 0;
2584                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2585                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2586                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2587                                 return 0;
2588                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2589                         return 0;
2590         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2591
2592         return 1;
2593 }
2594
2595 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2596                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2597 {
2598         unsigned long next;
2599         p4d_t *p4dp;
2600
2601         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2602         do {
2603                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2604
2605                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2606                 if (p4d_none(p4d))
2607                         return 0;
2608                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2609                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2610                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2611                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2612                                 return 0;
2613                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2614                         return 0;
2615         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2616
2617         return 1;
2618 }
2619
2620 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2621                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2622 {
2623         unsigned long next;
2624         pgd_t *pgdp;
2625
2626         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2627         do {
2628                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2629
2630                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2631                 if (pgd_none(pgd))
2632                         return;
2633                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2634                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2635                                           pages, nr))
2636                                 return;
2637                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2638                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2639                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2640                                 return;
2641                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2642                         return;
2643         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2644 }
2645 #else
2646 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2647                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2648 {
2649 }
2650 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2651
2652 #ifndef gup_fast_permitted
2653 /*
2654  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2655  * we need to fall back to the slow version:
2656  */
2657 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2658 {
2659         return true;
2660 }
2661 #endif
2662
2663 /*
2664  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2665  * the regular GUP.
2666  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2667  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2668  *
2669  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2670  * pages pinned.
2671  */
2672 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2673                           struct page **pages)
2674 {
2675         unsigned long len, end;
2676         unsigned long flags;
2677         int nr_pinned = 0;
2678         /*
2679          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2680          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2681          */
2682         unsigned int gup_flags = FOLL_GET;
2683
2684         if (write)
2685                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2686
2687         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2688         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2689         end = start + len;
2690
2691         if (end <= start)
2692                 return 0;
2693         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2694                 return 0;
2695
2696         /*
2697          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2698          * interrupts disabled by get_futex_key.
2699          *
2700          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2701          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2702          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2703          *
2704          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2705          * block IPIs that come from THPs splitting.
2706          */
2707
2708         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2709             gup_fast_permitted(start, end)) {
2710                 local_irq_save(flags);
2711                 gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2712                 local_irq_restore(flags);
2713         }
2714
2715         return nr_pinned;
2716 }
2717 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2718
2719 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2720                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2721 {
2722         int ret;
2723
2724         /*
2725          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2726          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2727          */
2728         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2729                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2730                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2731                                             start, nr_pages,
2732                                             pages, NULL, gup_flags);
2733                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2734         } else {
2735                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2736                                               pages, gup_flags);
2737         }
2738
2739         return ret;
2740 }
2741
2742 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2743                                         unsigned int gup_flags,
2744                                         struct page **pages)
2745 {
2746         unsigned long addr, len, end;
2747         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2748
2749         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2750                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2751                 return -EINVAL;
2752
2753         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2754         addr = start;
2755         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2756         end = start + len;
2757
2758         if (end <= start)
2759                 return 0;
2760         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2761                 return -EFAULT;
2762
2763         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2764             gup_fast_permitted(start, end)) {
2765                 local_irq_disable();
2766                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2767                 local_irq_enable();
2768                 ret = nr_pinned;
2769         }
2770
2771         if (nr_pinned < nr_pages) {
2772                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2773                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2774                 pages += nr_pinned;
2775
2776                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2777                                               gup_flags, pages);
2778
2779                 /* Have to be a bit careful with return values */
2780                 if (nr_pinned > 0) {
2781                         if (ret < 0)
2782                                 ret = nr_pinned;
2783                         else
2784                                 ret += nr_pinned;
2785                 }
2786         }
2787
2788         return ret;
2789 }
2790
2791 /**
2792  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2793  * @start:      starting user address
2794  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2795  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2796  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2797  *              Should be at least nr_pages long.
2798  *
2799  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2800  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2801  * calling get_user_pages().
2802  *
2803  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2804  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2805  * -errno.
2806  */
2807 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2808                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2809 {
2810         /*
2811          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2812          * never directly by the caller, so enforce that:
2813          */
2814         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2815                 return -EINVAL;
2816
2817         /*
2818          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2819          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2820          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2821          * request.
2822          */
2823         gup_flags |= FOLL_GET;
2824         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2825 }
2826 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2827
2828 /**
2829  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2830  *
2831  * @start:      starting user address
2832  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2833  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2834  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2835  *              Should be at least nr_pages long.
2836  *
2837  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2838  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2839  * the arguments here are identical.
2840  *
2841  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2842  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for further details.
2843  *
2844  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2845  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2846  */
2847 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2848                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2849 {
2850         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2851         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2852                 return -EINVAL;
2853
2854         gup_flags |= FOLL_PIN;
2855         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2856 }
2857 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2858
2859 /**
2860  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2861  *
2862  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
2863  *              NULL if faults are not to be recorded.
2864  * @mm:         mm_struct of target mm
2865  * @start:      starting user address
2866  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2867  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2868  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2869  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2870  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2871  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2872  *              Or NULL if the caller does not require them.
2873  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2874  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2875  *              utilised. Lock must initially be held.
2876  *
2877  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2878  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2879  * the arguments here are identical.
2880  *
2881  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2882  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for details.
2883  *
2884  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2885  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2886  */
2887 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2888                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2889                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2890                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2891 {
2892         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2893         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2894                 return -EINVAL;
2895
2896         gup_flags |= FOLL_PIN;
2897         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
2898                                        pages, vmas, locked);
2899 }
2900 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2901
2902 /**
2903  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2904  *
2905  * @start:      starting user address
2906  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2907  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2908  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2909  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2910  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2911  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2912  *              Or NULL if the caller does not require them.
2913  *
2914  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2915  * FOLL_PIN is set.
2916  *
2917  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2918  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for details.
2919  *
2920  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2921  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2922  */
2923 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2924                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2925                     struct vm_area_struct **vmas)
2926 {
2927         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2928         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2929                 return -EINVAL;
2930
2931         gup_flags |= FOLL_PIN;
2932         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2933                                      pages, vmas, gup_flags);
2934 }
2935 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);