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