mm/gup: introduce pin_user_pages_fast_only()
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /*
49  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
50  * or NULL if that failed.
51  */
52 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
53 {
54         struct page *head = compound_head(page);
55
56         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
57                 return NULL;
58         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
59                 return NULL;
60         return head;
61 }
62
63 /*
64  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
65  * flags-dependent amount.
66  *
67  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
68  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
69  *
70  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
71  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
72  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
73  *
74  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
75  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
76  *
77  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
78  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
79  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
80  * is also emitted.
81  */
82 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
83                                                           int refs,
84                                                           unsigned int flags)
85 {
86         if (flags & FOLL_GET)
87                 return try_get_compound_head(page, refs);
88         else if (flags & FOLL_PIN) {
89                 int orig_refs = refs;
90
91                 /*
92                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
93                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
94                  */
95                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
96                                 is_migrate_cma_page(page))
97                         return NULL;
98
99                 /*
100                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
101                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
102                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
103                  *
104                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
105                  * field at least once, so that the page really is pinned.
106                  */
107                 if (!hpage_pincount_available(page))
108                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
109
110                 page = try_get_compound_head(page, refs);
111                 if (!page)
112                         return NULL;
113
114                 if (hpage_pincount_available(page))
115                         hpage_pincount_add(page, refs);
116
117                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
118                                     orig_refs);
119
120                 return page;
121         }
122
123         WARN_ON_ONCE(1);
124         return NULL;
125 }
126
127 /**
128  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
129  *
130  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
131  *
132  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
133  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
134  *
135  * @page:    pointer to page to be grabbed
136  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
137  *
138  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
139  * time. Cases:
140  *
141  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
142  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
143  *
144  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
145  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
146  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
147  */
148 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
149 {
150         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
151
152         if (flags & FOLL_GET)
153                 return try_get_page(page);
154         else if (flags & FOLL_PIN) {
155                 int refs = 1;
156
157                 page = compound_head(page);
158
159                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
160                         return false;
161
162                 if (hpage_pincount_available(page))
163                         hpage_pincount_add(page, 1);
164                 else
165                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
166
167                 /*
168                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
169                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
170                  * *also* increment the normal page refcount field at least
171                  * once, so that the page really is pinned.
172                  */
173                 page_ref_add(page, refs);
174
175                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
176         }
177
178         return true;
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
182 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
183 {
184         int count, refs = 1;
185
186         if (!page_is_devmap_managed(page))
187                 return false;
188
189         if (hpage_pincount_available(page))
190                 hpage_pincount_sub(page, 1);
191         else
192                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
193
194         count = page_ref_sub_return(page, refs);
195
196         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
197         /*
198          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
199          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
200          * stable because nobody holds a reference on the page.
201          */
202         if (count == 1)
203                 free_devmap_managed_page(page);
204         else if (!count)
205                 __put_page(page);
206
207         return true;
208 }
209 #else
210 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
211 {
212         return false;
213 }
214 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
215
216 /**
217  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
218  * @page:            pointer to page to be released
219  *
220  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
221  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
222  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
223  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
224  */
225 void unpin_user_page(struct page *page)
226 {
227         int refs = 1;
228
229         page = compound_head(page);
230
231         /*
232          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
233          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
234          * page is free and we need to inform the device driver through
235          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
236          */
237         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
238                 return;
239
240         if (hpage_pincount_available(page))
241                 hpage_pincount_sub(page, 1);
242         else
243                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
244
245         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
246                 __put_page(page);
247
248         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
251
252 /**
253  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
254  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
255  * @npages: number of pages in the @pages array.
256  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
257  *
258  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
259  * variants called on that page.
260  *
261  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
262  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
263  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
264  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
265  *
266  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
267  *
268  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
269  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
270  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
271  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
272  *
273  */
274 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
275                                  bool make_dirty)
276 {
277         unsigned long index;
278
279         /*
280          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
281          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
282          * single operation to the head page should suffice.
283          */
284
285         if (!make_dirty) {
286                 unpin_user_pages(pages, npages);
287                 return;
288         }
289
290         for (index = 0; index < npages; index++) {
291                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
292                 /*
293                  * Checking PageDirty at this point may race with
294                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
295                  * cases:
296                  *
297                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
298                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
299                  * because clear_page_dirty_for_io() called
300                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
301                  * However, now the page is going to get written back,
302                  * which meets the original intention of setting it
303                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
304                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
305                  * back.
306                  *
307                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
308                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
309                  * written back, so it gets written back again in the
310                  * next writeback cycle. This is harmless.
311                  */
312                 if (!PageDirty(page))
313                         set_page_dirty_lock(page);
314                 unpin_user_page(page);
315         }
316 }
317 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
318
319 /**
320  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
321  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
322  * @npages: number of pages in the @pages array.
323  *
324  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
325  *
326  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
327  */
328 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
329 {
330         unsigned long index;
331
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE or a forced COW break can write even to unwritable pte's,
386  * but only after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) || ((flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
391 }
392
393 /*
394  * A (separate) COW fault might break the page the other way and
395  * get_user_pages() would return the page from what is now the wrong
396  * VM. So we need to force a COW break at GUP time even for reads.
397  */
398 static inline bool should_force_cow_break(struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags)
399 {
400         return is_cow_mapping(vma->vm_flags) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
401 }
402
403 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
404                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
405                 struct dev_pagemap **pgmap)
406 {
407         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
408         struct page *page;
409         spinlock_t *ptl;
410         pte_t *ptep, pte;
411         int ret;
412
413         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
414         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
415                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
416                 return ERR_PTR(-EINVAL);
417 retry:
418         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
419                 return no_page_table(vma, flags);
420
421         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
422         pte = *ptep;
423         if (!pte_present(pte)) {
424                 swp_entry_t entry;
425                 /*
426                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
427                  * even while it is being migrated, so for that case we
428                  * need migration_entry_wait().
429                  */
430                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
431                         goto no_page;
432                 if (pte_none(pte))
433                         goto no_page;
434                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
435                 if (!is_migration_entry(entry))
436                         goto no_page;
437                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
438                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
439                 goto retry;
440         }
441         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
442                 goto no_page;
443         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
444                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
445                 return NULL;
446         }
447
448         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
449         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
450                 /*
451                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
452                  * case since they are only valid while holding the pgmap
453                  * reference.
454                  */
455                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
456                 if (*pgmap)
457                         page = pte_page(pte);
458                 else
459                         goto no_page;
460         } else if (unlikely(!page)) {
461                 if (flags & FOLL_DUMP) {
462                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
463                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
464                         goto out;
465                 }
466
467                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
468                         page = pte_page(pte);
469                 } else {
470                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
471                         page = ERR_PTR(ret);
472                         goto out;
473                 }
474         }
475
476         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
477                 get_page(page);
478                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
479                 lock_page(page);
480                 ret = split_huge_page(page);
481                 unlock_page(page);
482                 put_page(page);
483                 if (ret)
484                         return ERR_PTR(ret);
485                 goto retry;
486         }
487
488         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
489         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
490                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
491                 goto out;
492         }
493         /*
494          * We need to make the page accessible if and only if we are going
495          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
496          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
497          */
498         if (flags & FOLL_PIN) {
499                 ret = arch_make_page_accessible(page);
500                 if (ret) {
501                         unpin_user_page(page);
502                         page = ERR_PTR(ret);
503                         goto out;
504                 }
505         }
506         if (flags & FOLL_TOUCH) {
507                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
508                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
509                         set_page_dirty(page);
510                 /*
511                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
512                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
513                  * mark_page_accessed().
514                  */
515                 mark_page_accessed(page);
516         }
517         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
518                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
519                 if (PageTransCompound(page))
520                         goto out;
521
522                 /*
523                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
524                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
525                  * which might bounce very badly if there is contention.
526                  *
527                  * If the page is already locked, we don't need to
528                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
529                  * when it attempts to reclaim the page.
530                  */
531                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
532                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
533                         /*
534                          * Because we lock page here, and migration is
535                          * blocked by the pte's page reference, and we
536                          * know the page is still mapped, we don't even
537                          * need to check for file-cache page truncation.
538                          */
539                         mlock_vma_page(page);
540                         unlock_page(page);
541                 }
542         }
543 out:
544         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
545         return page;
546 no_page:
547         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
548         if (!pte_none(pte))
549                 return NULL;
550         return no_page_table(vma, flags);
551 }
552
553 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
554                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
555                                     unsigned int flags,
556                                     struct follow_page_context *ctx)
557 {
558         pmd_t *pmd, pmdval;
559         spinlock_t *ptl;
560         struct page *page;
561         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
562
563         pmd = pmd_offset(pudp, address);
564         /*
565          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
566          * on the stack so that it will stop changing under the code.
567          */
568         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
569         if (pmd_none(pmdval))
570                 return no_page_table(vma, flags);
571         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
572                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
573                 if (page)
574                         return page;
575                 return no_page_table(vma, flags);
576         }
577         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
578                 page = follow_huge_pd(vma, address,
579                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
580                                       PMD_SHIFT);
581                 if (page)
582                         return page;
583                 return no_page_table(vma, flags);
584         }
585 retry:
586         if (!pmd_present(pmdval)) {
587                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
588                         return no_page_table(vma, flags);
589                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
590                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
591                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
592                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
593                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
594                 /*
595                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
596                  * mmap_sem is held in read mode
597                  */
598                 if (pmd_none(pmdval))
599                         return no_page_table(vma, flags);
600                 goto retry;
601         }
602         if (pmd_devmap(pmdval)) {
603                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
604                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
605                 spin_unlock(ptl);
606                 if (page)
607                         return page;
608         }
609         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
610                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
611
612         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
613                 return no_page_table(vma, flags);
614
615 retry_locked:
616         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
617         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
618                 spin_unlock(ptl);
619                 return no_page_table(vma, flags);
620         }
621         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
622                 spin_unlock(ptl);
623                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
624                         return no_page_table(vma, flags);
625                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
626                 goto retry_locked;
627         }
628         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
629                 spin_unlock(ptl);
630                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
631         }
632         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
633                 int ret;
634                 page = pmd_page(*pmd);
635                 if (is_huge_zero_page(page)) {
636                         spin_unlock(ptl);
637                         ret = 0;
638                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
639                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
640                                 ret = -EBUSY;
641                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
642                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
643                                 spin_unlock(ptl);
644                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
645                         }
646                         spin_unlock(ptl);
647                         lock_page(page);
648                         ret = split_huge_page(page);
649                         unlock_page(page);
650                         put_page(page);
651                         if (pmd_none(*pmd))
652                                 return no_page_table(vma, flags);
653                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
654                         spin_unlock(ptl);
655                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
656                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
657                 }
658
659                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
660                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
661         }
662         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
663         spin_unlock(ptl);
664         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
665         return page;
666 }
667
668 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
669                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
670                                     unsigned int flags,
671                                     struct follow_page_context *ctx)
672 {
673         pud_t *pud;
674         spinlock_t *ptl;
675         struct page *page;
676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
677
678         pud = pud_offset(p4dp, address);
679         if (pud_none(*pud))
680                 return no_page_table(vma, flags);
681         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
682                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
683                 if (page)
684                         return page;
685                 return no_page_table(vma, flags);
686         }
687         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
688                 page = follow_huge_pd(vma, address,
689                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
690                                       PUD_SHIFT);
691                 if (page)
692                         return page;
693                 return no_page_table(vma, flags);
694         }
695         if (pud_devmap(*pud)) {
696                 ptl = pud_lock(mm, pud);
697                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
698                 spin_unlock(ptl);
699                 if (page)
700                         return page;
701         }
702         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
703                 return no_page_table(vma, flags);
704
705         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
706 }
707
708 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
709                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
710                                     unsigned int flags,
711                                     struct follow_page_context *ctx)
712 {
713         p4d_t *p4d;
714         struct page *page;
715
716         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
717         if (p4d_none(*p4d))
718                 return no_page_table(vma, flags);
719         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
720         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
721                 return no_page_table(vma, flags);
722
723         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
724                 page = follow_huge_pd(vma, address,
725                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
726                                       P4D_SHIFT);
727                 if (page)
728                         return page;
729                 return no_page_table(vma, flags);
730         }
731         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
732 }
733
734 /**
735  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
736  * @vma: vm_area_struct mapping @address
737  * @address: virtual address to look up
738  * @flags: flags modifying lookup behaviour
739  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
740  *       pointer to output page_mask
741  *
742  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
743  *
744  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
745  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
746  *
747  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
748  *
749  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
750  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
751  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
752  */
753 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
754                               unsigned long address, unsigned int flags,
755                               struct follow_page_context *ctx)
756 {
757         pgd_t *pgd;
758         struct page *page;
759         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
760
761         ctx->page_mask = 0;
762
763         /* make this handle hugepd */
764         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
765         if (!IS_ERR(page)) {
766                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
767                 return page;
768         }
769
770         pgd = pgd_offset(mm, address);
771
772         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
773                 return no_page_table(vma, flags);
774
775         if (pgd_huge(*pgd)) {
776                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
777                 if (page)
778                         return page;
779                 return no_page_table(vma, flags);
780         }
781         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
782                 page = follow_huge_pd(vma, address,
783                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
784                                       PGDIR_SHIFT);
785                 if (page)
786                         return page;
787                 return no_page_table(vma, flags);
788         }
789
790         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
791 }
792
793 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
794                          unsigned int foll_flags)
795 {
796         struct follow_page_context ctx = { NULL };
797         struct page *page;
798
799         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
800         if (ctx.pgmap)
801                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
802         return page;
803 }
804
805 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
806                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
807                 struct page **page)
808 {
809         pgd_t *pgd;
810         p4d_t *p4d;
811         pud_t *pud;
812         pmd_t *pmd;
813         pte_t *pte;
814         int ret = -EFAULT;
815
816         /* user gate pages are read-only */
817         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
818                 return -EFAULT;
819         if (address > TASK_SIZE)
820                 pgd = pgd_offset_k(address);
821         else
822                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
823         if (pgd_none(*pgd))
824                 return -EFAULT;
825         p4d = p4d_offset(pgd, address);
826         if (p4d_none(*p4d))
827                 return -EFAULT;
828         pud = pud_offset(p4d, address);
829         if (pud_none(*pud))
830                 return -EFAULT;
831         pmd = pmd_offset(pud, address);
832         if (!pmd_present(*pmd))
833                 return -EFAULT;
834         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
835         pte = pte_offset_map(pmd, address);
836         if (pte_none(*pte))
837                 goto unmap;
838         *vma = get_gate_vma(mm);
839         if (!page)
840                 goto out;
841         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
842         if (!*page) {
843                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
844                         goto unmap;
845                 *page = pte_page(*pte);
846         }
847         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
848                 ret = -ENOMEM;
849                 goto unmap;
850         }
851 out:
852         ret = 0;
853 unmap:
854         pte_unmap(pte);
855         return ret;
856 }
857
858 /*
859  * mmap_sem must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
860  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.  If it
861  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
862  */
863 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
864                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
865 {
866         unsigned int fault_flags = 0;
867         vm_fault_t ret;
868
869         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
870         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
871                 return -ENOENT;
872         if (*flags & FOLL_WRITE)
873                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
874         if (*flags & FOLL_REMOTE)
875                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
876         if (locked)
877                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
878         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
879                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
880         if (*flags & FOLL_TRIED) {
881                 /*
882                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
883                  * can co-exist
884                  */
885                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
886         }
887
888         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
889         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
890                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
891
892                 if (err)
893                         return err;
894                 BUG();
895         }
896
897         if (tsk) {
898                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
899                         tsk->maj_flt++;
900                 else
901                         tsk->min_flt++;
902         }
903
904         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
905                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
906                         *locked = 0;
907                 return -EBUSY;
908         }
909
910         /*
911          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
912          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
913          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
914          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
915          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
916          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
917          * reCOWed by userspace write).
918          */
919         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
920                 *flags |= FOLL_COW;
921         return 0;
922 }
923
924 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
925 {
926         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
927         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
928         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
929
930         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
931                 return -EFAULT;
932
933         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
934                 return -EFAULT;
935
936         if (write) {
937                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
938                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
939                                 return -EFAULT;
940                         /*
941                          * We used to let the write,force case do COW in a
942                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
943                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
944                          * executable, without corrupting the file (yet only
945                          * when that file had been opened for writing!).
946                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
947                          * just reject it.
948                          */
949                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
950                                 return -EFAULT;
951                 }
952         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
953                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
954                         return -EFAULT;
955                 /*
956                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
957                  * have VM_MAYREAD set?
958                  */
959                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
960                         return -EFAULT;
961         }
962         /*
963          * gups are always data accesses, not instruction
964          * fetches, so execute=false here
965          */
966         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
967                 return -EFAULT;
968         return 0;
969 }
970
971 /**
972  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
973  * @tsk:        task_struct of target task
974  * @mm:         mm_struct of target mm
975  * @start:      starting user address
976  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
977  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
978  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
979  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
980  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
981  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
982  *              Or NULL if the caller does not require them.
983  * @locked:     whether we're still with the mmap_sem held
984  *
985  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
986  * number requested), or an error. Details about the return value:
987  *
988  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
989  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
990  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
991  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
992  *
993  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
994  *
995  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
996  *
997  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
998  *
999  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1000  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1001  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1002  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1003  *
1004  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1005  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1006  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1007  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1008  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1009  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1010  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1011  * locks can't be held over the syscall boundary.
1012  *
1013  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1014  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1015  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1016  * before put_page is called.
1017  *
1018  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_sem is
1019  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1020  * have FOLL_NOWAIT.
1021  *
1022  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1023  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
1024  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1025  * reading or writing and will not be released.
1026  *
1027  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1028  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1029  * you need some special @gup_flags.
1030  */
1031 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1032                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1033                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1034                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1035 {
1036         long ret = 0, i = 0;
1037         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1038         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1039
1040         if (!nr_pages)
1041                 return 0;
1042
1043         start = untagged_addr(start);
1044
1045         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1046
1047         /*
1048          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1049          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1050          * using the address space
1051          */
1052         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1053                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1054
1055         do {
1056                 struct page *page;
1057                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1058                 unsigned int page_increm;
1059
1060                 /* first iteration or cross vma bound */
1061                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1062                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1063                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1064                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1065                                                 gup_flags, &vma,
1066                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1067                                 if (ret)
1068                                         goto out;
1069                                 ctx.page_mask = 0;
1070                                 goto next_page;
1071                         }
1072
1073                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1074                                 ret = -EFAULT;
1075                                 goto out;
1076                         }
1077                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1078                                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1079                                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1080                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1081                                                 &start, &nr_pages, i,
1082                                                 foll_flags, locked);
1083                                 if (locked && *locked == 0) {
1084                                         /*
1085                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1086                                          * and we've lost mmap_sem.
1087                                          * We must stop here.
1088                                          */
1089                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1090                                         BUG_ON(ret != 0);
1091                                         goto out;
1092                                 }
1093                                 continue;
1094                         }
1095                 }
1096
1097                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1098                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1099
1100 retry:
1101                 /*
1102                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1103                  * potentially allocating memory.
1104                  */
1105                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1106                         ret = -EINTR;
1107                         goto out;
1108                 }
1109                 cond_resched();
1110
1111                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1112                 if (!page) {
1113                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
1114                                            locked);
1115                         switch (ret) {
1116                         case 0:
1117                                 goto retry;
1118                         case -EBUSY:
1119                                 ret = 0;
1120                                 fallthrough;
1121                         case -EFAULT:
1122                         case -ENOMEM:
1123                         case -EHWPOISON:
1124                                 goto out;
1125                         case -ENOENT:
1126                                 goto next_page;
1127                         }
1128                         BUG();
1129                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1130                         /*
1131                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1132                          * struct page.
1133                          */
1134                         goto next_page;
1135                 } else if (IS_ERR(page)) {
1136                         ret = PTR_ERR(page);
1137                         goto out;
1138                 }
1139                 if (pages) {
1140                         pages[i] = page;
1141                         flush_anon_page(vma, page, start);
1142                         flush_dcache_page(page);
1143                         ctx.page_mask = 0;
1144                 }
1145 next_page:
1146                 if (vmas) {
1147                         vmas[i] = vma;
1148                         ctx.page_mask = 0;
1149                 }
1150                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1151                 if (page_increm > nr_pages)
1152                         page_increm = nr_pages;
1153                 i += page_increm;
1154                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1155                 nr_pages -= page_increm;
1156         } while (nr_pages);
1157 out:
1158         if (ctx.pgmap)
1159                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1160         return i ? i : ret;
1161 }
1162
1163 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1164                               unsigned int fault_flags)
1165 {
1166         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1167         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1168         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1169
1170         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1171                 return false;
1172
1173         /*
1174          * The architecture might have a hardware protection
1175          * mechanism other than read/write that can deny access.
1176          *
1177          * gup always represents data access, not instruction
1178          * fetches, so execute=false here:
1179          */
1180         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1181                 return false;
1182
1183         return true;
1184 }
1185
1186 /**
1187  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1188  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1189  *              NULL if faults are not to be recorded.
1190  * @mm:         mm_struct of target mm
1191  * @address:    user address
1192  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1193  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
1194  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1195  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1196  *
1197  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1198  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1199  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1200  * trying again.
1201  *
1202  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1203  *
1204  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1205  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1206  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1207  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1208  *
1209  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1210  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1211  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1212  * succeed.
1213  *
1214  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
1215  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
1216  */
1217 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1218                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1219                      bool *unlocked)
1220 {
1221         struct vm_area_struct *vma;
1222         vm_fault_t ret, major = 0;
1223
1224         address = untagged_addr(address);
1225
1226         if (unlocked)
1227                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1228
1229 retry:
1230         vma = find_extend_vma(mm, address);
1231         if (!vma || address < vma->vm_start)
1232                 return -EFAULT;
1233
1234         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1235                 return -EFAULT;
1236
1237         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1238             fatal_signal_pending(current))
1239                 return -EINTR;
1240
1241         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
1242         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1243         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1244                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1245
1246                 if (err)
1247                         return err;
1248                 BUG();
1249         }
1250
1251         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1252                 down_read(&mm->mmap_sem);
1253                 *unlocked = true;
1254                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1255                 goto retry;
1256         }
1257
1258         if (tsk) {
1259                 if (major)
1260                         tsk->maj_flt++;
1261                 else
1262                         tsk->min_flt++;
1263         }
1264         return 0;
1265 }
1266 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1267
1268 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1269                                                 struct mm_struct *mm,
1270                                                 unsigned long start,
1271                                                 unsigned long nr_pages,
1272                                                 struct page **pages,
1273                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1274                                                 int *locked,
1275                                                 unsigned int flags)
1276 {
1277         long ret, pages_done;
1278         bool lock_dropped;
1279
1280         if (locked) {
1281                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1282                 BUG_ON(vmas);
1283                 /* check caller initialized locked */
1284                 BUG_ON(*locked != 1);
1285         }
1286
1287         /*
1288          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1289          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1290          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1291          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1292          *
1293          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1294          * that here, as any failures will be obvious enough.
1295          */
1296         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1297                 flags |= FOLL_GET;
1298
1299         pages_done = 0;
1300         lock_dropped = false;
1301         for (;;) {
1302                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1303                                        vmas, locked);
1304                 if (!locked)
1305                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1306                         return ret;
1307
1308                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1309                 if (!*locked) {
1310                         BUG_ON(ret < 0);
1311                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1312                 }
1313
1314                 if (ret > 0) {
1315                         nr_pages -= ret;
1316                         pages_done += ret;
1317                         if (!nr_pages)
1318                                 break;
1319                 }
1320                 if (*locked) {
1321                         /*
1322                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1323                          * FOLL_NOWAIT.
1324                          */
1325                         if (!pages_done)
1326                                 pages_done = ret;
1327                         break;
1328                 }
1329                 /*
1330                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1331                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1332                  */
1333                 if (likely(pages))
1334                         pages += ret;
1335                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1336                 lock_dropped = true;
1337
1338 retry:
1339                 /*
1340                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1341                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1342                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1343                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1344                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1345                  */
1346
1347                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1348                         if (!pages_done)
1349                                 pages_done = -EINTR;
1350                         break;
1351                 }
1352
1353                 ret = down_read_killable(&mm->mmap_sem);
1354                 if (ret) {
1355                         BUG_ON(ret > 0);
1356                         if (!pages_done)
1357                                 pages_done = ret;
1358                         break;
1359                 }
1360
1361                 *locked = 1;
1362                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1363                                        pages, NULL, locked);
1364                 if (!*locked) {
1365                         /* Continue to retry until we succeeded */
1366                         BUG_ON(ret != 0);
1367                         goto retry;
1368                 }
1369                 if (ret != 1) {
1370                         BUG_ON(ret > 1);
1371                         if (!pages_done)
1372                                 pages_done = ret;
1373                         break;
1374                 }
1375                 nr_pages--;
1376                 pages_done++;
1377                 if (!nr_pages)
1378                         break;
1379                 if (likely(pages))
1380                         pages++;
1381                 start += PAGE_SIZE;
1382         }
1383         if (lock_dropped && *locked) {
1384                 /*
1385                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1386                  * and so the critical section protected by it was lost.
1387                  */
1388                 up_read(&mm->mmap_sem);
1389                 *locked = 0;
1390         }
1391         return pages_done;
1392 }
1393
1394 /**
1395  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1396  * @vma:   target vma
1397  * @start: start address
1398  * @end:   end address
1399  * @locked: whether the mmap_sem is still held
1400  *
1401  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1402  *
1403  * return 0 on success, negative error code on error.
1404  *
1405  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1406  *
1407  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1408  * be unperturbed.
1409  *
1410  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1411  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1412  */
1413 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1414                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1415 {
1416         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1417         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1418         int gup_flags;
1419
1420         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1421         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1422         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1423         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1424         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1425
1426         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1427         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1428                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1429         /*
1430          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1431          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1432          * and we would not want to dirty them for nothing.
1433          */
1434         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1435                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1436
1437         /*
1438          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1439          * other than PROT_NONE.
1440          */
1441         if (vma_is_accessible(vma))
1442                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1443
1444         /*
1445          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1446          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1447          */
1448         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1449                                 NULL, NULL, locked);
1450 }
1451
1452 /*
1453  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1454  *
1455  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1456  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1457  * mmap_sem must not be held.
1458  */
1459 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1460 {
1461         struct mm_struct *mm = current->mm;
1462         unsigned long end, nstart, nend;
1463         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1464         int locked = 0;
1465         long ret = 0;
1466
1467         end = start + len;
1468
1469         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1470                 /*
1471                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1472                  * Find first corresponding VMA.
1473                  */
1474                 if (!locked) {
1475                         locked = 1;
1476                         down_read(&mm->mmap_sem);
1477                         vma = find_vma(mm, nstart);
1478                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1479                         vma = vma->vm_next;
1480                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1481                         break;
1482                 /*
1483                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1484                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1485                  */
1486                 nend = min(end, vma->vm_end);
1487                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1488                         continue;
1489                 if (nstart < vma->vm_start)
1490                         nstart = vma->vm_start;
1491                 /*
1492                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1493                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1494                  * if the vma was already munlocked.
1495                  */
1496                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1497                 if (ret < 0) {
1498                         if (ignore_errors) {
1499                                 ret = 0;
1500                                 continue;       /* continue at next VMA */
1501                         }
1502                         break;
1503                 }
1504                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1505                 ret = 0;
1506         }
1507         if (locked)
1508                 up_read(&mm->mmap_sem);
1509         return ret;     /* 0 or negative error code */
1510 }
1511
1512 /**
1513  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1514  * @addr: user address
1515  *
1516  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1517  * to be freed afterwards by put_page().
1518  *
1519  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1520  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1521  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1522  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1523  *
1524  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1525  */
1526 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1527 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1528 {
1529         struct vm_area_struct *vma;
1530         struct page *page;
1531
1532         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1533                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1534                              NULL) < 1)
1535                 return NULL;
1536         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1537         return page;
1538 }
1539 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1540 #else /* CONFIG_MMU */
1541 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1542                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1543                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1544                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1545                 unsigned int foll_flags)
1546 {
1547         struct vm_area_struct *vma;
1548         unsigned long vm_flags;
1549         int i;
1550
1551         /* calculate required read or write permissions.
1552          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1553          */
1554         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1555                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1556         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1557                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1558
1559         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1560                 vma = find_vma(mm, start);
1561                 if (!vma)
1562                         goto finish_or_fault;
1563
1564                 /* protect what we can, including chardevs */
1565                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1566                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1567                         goto finish_or_fault;
1568
1569                 if (pages) {
1570                         pages[i] = virt_to_page(start);
1571                         if (pages[i])
1572                                 get_page(pages[i]);
1573                 }
1574                 if (vmas)
1575                         vmas[i] = vma;
1576                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1577         }
1578
1579         return i;
1580
1581 finish_or_fault:
1582         return i ? : -EFAULT;
1583 }
1584 #endif /* !CONFIG_MMU */
1585
1586 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1587 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1588 {
1589         long i;
1590         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1591
1592         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1593                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1594
1595                 if (vma == vma_prev)
1596                         continue;
1597
1598                 vma_prev = vma;
1599
1600                 if (vma_is_fsdax(vma))
1601                         return true;
1602         }
1603         return false;
1604 }
1605
1606 #ifdef CONFIG_CMA
1607 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1608 {
1609         /*
1610          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1611          * as the source page.
1612          */
1613         int nid = page_to_nid(page);
1614         /*
1615          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1616          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1617          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1618          * in some case these nodes will have really less non movable
1619          * allocation memory.
1620          */
1621         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1622
1623         if (PageHighMem(page))
1624                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1625
1626 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1627         if (PageHuge(page)) {
1628                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1629                 /*
1630                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1631                  * mostly be from the CMA region.
1632                  */
1633                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1634         }
1635 #endif
1636         if (PageTransHuge(page)) {
1637                 struct page *thp;
1638                 /*
1639                  * ignore allocation failure warnings
1640                  */
1641                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1642
1643                 /*
1644                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1645                  * CMA area again.
1646                  */
1647                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1648                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1649                 if (!thp)
1650                         return NULL;
1651                 prep_transhuge_page(thp);
1652                 return thp;
1653         }
1654
1655         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1656 }
1657
1658 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1659                                         struct mm_struct *mm,
1660                                         unsigned long start,
1661                                         unsigned long nr_pages,
1662                                         struct page **pages,
1663                                         struct vm_area_struct **vmas,
1664                                         unsigned int gup_flags)
1665 {
1666         unsigned long i;
1667         unsigned long step;
1668         bool drain_allow = true;
1669         bool migrate_allow = true;
1670         LIST_HEAD(cma_page_list);
1671         long ret = nr_pages;
1672
1673 check_again:
1674         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1675
1676                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1677
1678                 /*
1679                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1680                  * part.
1681                  */
1682                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1683                 /*
1684                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1685                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1686                  * of the CMA zone if possible.
1687                  */
1688                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1689                         if (PageHuge(head))
1690                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1691                         else {
1692                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1693                                         lru_add_drain_all();
1694                                         drain_allow = false;
1695                                 }
1696
1697                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1698                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1699                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1700                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1701                                                             page_is_file_lru(head),
1702                                                             hpage_nr_pages(head));
1703                                 }
1704                         }
1705                 }
1706
1707                 i += step;
1708         }
1709
1710         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1711                 /*
1712                  * drop the above get_user_pages reference.
1713                  */
1714                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1715                         put_page(pages[i]);
1716
1717                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1718                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1719                         /*
1720                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1721                          * without migration.
1722                          */
1723                         migrate_allow = false;
1724
1725                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1726                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1727                 }
1728                 /*
1729                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1730                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1731                  * earlier.
1732                  */
1733                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1734                                                    pages, vmas, NULL,
1735                                                    gup_flags);
1736
1737                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1738                         nr_pages = ret;
1739                         drain_allow = true;
1740                         goto check_again;
1741                 }
1742         }
1743
1744         return ret;
1745 }
1746 #else
1747 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1748                                         struct mm_struct *mm,
1749                                         unsigned long start,
1750                                         unsigned long nr_pages,
1751                                         struct page **pages,
1752                                         struct vm_area_struct **vmas,
1753                                         unsigned int gup_flags)
1754 {
1755         return nr_pages;
1756 }
1757 #endif /* CONFIG_CMA */
1758
1759 /*
1760  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1761  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1762  */
1763 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1764                                   struct mm_struct *mm,
1765                                   unsigned long start,
1766                                   unsigned long nr_pages,
1767                                   struct page **pages,
1768                                   struct vm_area_struct **vmas,
1769                                   unsigned int gup_flags)
1770 {
1771         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1772         unsigned long flags = 0;
1773         long rc, i;
1774
1775         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1776                 if (!pages)
1777                         return -EINVAL;
1778
1779                 if (!vmas_tmp) {
1780                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1781                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1782                                            GFP_KERNEL);
1783                         if (!vmas_tmp)
1784                                 return -ENOMEM;
1785                 }
1786                 flags = memalloc_nocma_save();
1787         }
1788
1789         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1790                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1791
1792         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1793                 memalloc_nocma_restore(flags);
1794                 if (rc < 0)
1795                         goto out;
1796
1797                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1798                         for (i = 0; i < rc; i++)
1799                                 put_page(pages[i]);
1800                         rc = -EOPNOTSUPP;
1801                         goto out;
1802                 }
1803
1804                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1805                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1806         }
1807
1808 out:
1809         if (vmas_tmp != vmas)
1810                 kfree(vmas_tmp);
1811         return rc;
1812 }
1813 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1814 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1815                                                   struct mm_struct *mm,
1816                                                   unsigned long start,
1817                                                   unsigned long nr_pages,
1818                                                   struct page **pages,
1819                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1820                                                   unsigned int flags)
1821 {
1822         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1823                                        NULL, flags);
1824 }
1825 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1826
1827 #ifdef CONFIG_MMU
1828 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1829                                     struct mm_struct *mm,
1830                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1831                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1832                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1833 {
1834         /*
1835          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1836          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1837          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1838          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1839          * allow what we can.
1840          */
1841         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1842                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1843                         return -EINVAL;
1844                 /*
1845                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1846                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1847                  */
1848                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1849                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1850                                              FOLL_REMOTE);
1851         }
1852
1853         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1854                                        locked,
1855                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1856 }
1857
1858 /**
1859  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1860  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1861  *              NULL if faults are not to be recorded.
1862  * @mm:         mm_struct of target mm
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  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1872  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1873  *              utilised. Lock must initially be held.
1874  *
1875  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1876  * number requested), or an error. Details about the return value:
1877  *
1878  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1879  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1880  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1881  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1882  *
1883  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1884  *
1885  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1886  *
1887  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1888  *
1889  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1890  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1891  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1892  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1893  *
1894  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1895  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1896  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1897  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1898  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1899  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1900  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1901  * locks can't be held over the syscall boundary.
1902  *
1903  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1904  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1905  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1906  *
1907  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1908  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1909  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1910  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1911  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1912  *
1913  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1914  *
1915  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1916  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1917  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1918  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1919  */
1920 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1921                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1922                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1923                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1924 {
1925         /*
1926          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1927          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1928          */
1929         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1930                 return -EINVAL;
1931
1932         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1933                                        pages, vmas, locked);
1934 }
1935 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1936
1937 #else /* CONFIG_MMU */
1938 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1939                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1940                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1941                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1942 {
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1947                                     struct mm_struct *mm,
1948                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1949                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1950                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1951 {
1952         return 0;
1953 }
1954 #endif /* !CONFIG_MMU */
1955
1956 /**
1957  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1958  * @start:      starting user address
1959  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1960  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1961  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1962  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1963  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1964  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1965  *              Or NULL if the caller does not require them.
1966  *
1967  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1968  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1969  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1970  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1971  * FOLL_REMOTE in here.
1972  */
1973 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1974                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1975                 struct vm_area_struct **vmas)
1976 {
1977         /*
1978          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1979          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1980          */
1981         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1982                 return -EINVAL;
1983
1984         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1985                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1986 }
1987 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1988
1989 /**
1990  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1991  *
1992  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1993  *      do_something()
1994  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1995  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1996  *
1997  *  to:
1998  *
1999  *      int locked = 1;
2000  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2001  *      do_something()
2002  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
2003  *      if (locked)
2004  *          up_read(&mm->mmap_sem);
2005  *
2006  * @start:      starting user address
2007  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2008  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2009  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2010  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2011  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2012  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2013  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2014  *              utilised. Lock must initially be held.
2015  *
2016  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2017  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2018  * get_user_pages_unlocked().
2019  *
2020  */
2021 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2022                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2023                            int *locked)
2024 {
2025         /*
2026          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2027          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2028          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2029          * disallow this option for now.
2030          */
2031         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2032                 return -EINVAL;
2033
2034         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2035                                        pages, NULL, locked,
2036                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2037 }
2038 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2039
2040 /*
2041  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2042  *
2043  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2044  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2045  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2046  *
2047  *  with:
2048  *
2049  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
2050  *
2051  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2052  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2053  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2054  */
2055 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2056                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2057 {
2058         struct mm_struct *mm = current->mm;
2059         int locked = 1;
2060         long ret;
2061
2062         /*
2063          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2064          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2065          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2066          * disallow this option for now.
2067          */
2068         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2069                 return -EINVAL;
2070
2071         down_read(&mm->mmap_sem);
2072         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2073                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2074         if (locked)
2075                 up_read(&mm->mmap_sem);
2076         return ret;
2077 }
2078 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2079
2080 /*
2081  * Fast GUP
2082  *
2083  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2084  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2085  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2086  * block any THP splits.
2087  *
2088  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2089  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2090  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2091  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2092  *
2093  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2094  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2095  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2096  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2097  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2098  *
2099  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2100  * are currently made:
2101  *
2102  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2103  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2104  *
2105  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2106  *
2107  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2108  *
2109  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2110  *
2111  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2112  */
2113 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2114
2115 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2116 {
2117         if (flags & FOLL_PIN) {
2118                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2119                                     refs);
2120
2121                 if (hpage_pincount_available(page))
2122                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2123                 else
2124                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2125         }
2126
2127         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2128         /*
2129          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2130          * ref needs a put_page().
2131          */
2132         if (refs > 1)
2133                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2134         put_page(page);
2135 }
2136
2137 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2138
2139 /*
2140  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2141  *
2142  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2143  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2144  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2145  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2146  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2147  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2148  * that we are blocking by holding interrupts off.
2149  *
2150  * Setting ptes from not present to present goes:
2151  *
2152  *   ptep->pte_high = h;
2153  *   smp_wmb();
2154  *   ptep->pte_low = l;
2155  *
2156  * And present to not present goes:
2157  *
2158  *   ptep->pte_low = 0;
2159  *   smp_wmb();
2160  *   ptep->pte_high = 0;
2161  *
2162  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2163  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2164  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2165  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2166  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2167  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2168  * operates on present ptes we're safe.
2169  */
2170 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2171 {
2172         pte_t pte;
2173
2174         do {
2175                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2176                 smp_rmb();
2177                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2178                 smp_rmb();
2179         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2180
2181         return pte;
2182 }
2183 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2184 /*
2185  * We require that the PTE can be read atomically.
2186  */
2187 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2188 {
2189         return READ_ONCE(*ptep);
2190 }
2191 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2192
2193 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2194                                             unsigned int flags,
2195                                             struct page **pages)
2196 {
2197         while ((*nr) - nr_start) {
2198                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2199
2200                 ClearPageReferenced(page);
2201                 if (flags & FOLL_PIN)
2202                         unpin_user_page(page);
2203                 else
2204                         put_page(page);
2205         }
2206 }
2207
2208 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2209 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2210                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2211 {
2212         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2213         int nr_start = *nr, ret = 0;
2214         pte_t *ptep, *ptem;
2215
2216         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2217         do {
2218                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2219                 struct page *head, *page;
2220
2221                 /*
2222                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2223                  * path using the pte_protnone check.
2224                  */
2225                 if (pte_protnone(pte))
2226                         goto pte_unmap;
2227
2228                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2229                         goto pte_unmap;
2230
2231                 if (pte_devmap(pte)) {
2232                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2233                                 goto pte_unmap;
2234
2235                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2236                         if (unlikely(!pgmap)) {
2237                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2238                                 goto pte_unmap;
2239                         }
2240                 } else if (pte_special(pte))
2241                         goto pte_unmap;
2242
2243                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2244                 page = pte_page(pte);
2245
2246                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2247                 if (!head)
2248                         goto pte_unmap;
2249
2250                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2251                         put_compound_head(head, 1, flags);
2252                         goto pte_unmap;
2253                 }
2254
2255                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2256
2257                 /*
2258                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2259                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2260                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2261                  * details.
2262                  */
2263                 if (flags & FOLL_PIN) {
2264                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2265                         if (ret) {
2266                                 unpin_user_page(page);
2267                                 goto pte_unmap;
2268                         }
2269                 }
2270                 SetPageReferenced(page);
2271                 pages[*nr] = page;
2272                 (*nr)++;
2273
2274         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2275
2276         ret = 1;
2277
2278 pte_unmap:
2279         if (pgmap)
2280                 put_dev_pagemap(pgmap);
2281         pte_unmap(ptem);
2282         return ret;
2283 }
2284 #else
2285
2286 /*
2287  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2288  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2289  * to be special.
2290  *
2291  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2292  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
2293  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2294  */
2295 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2296                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2297 {
2298         return 0;
2299 }
2300 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2301
2302 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2303 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2304                              unsigned long end, unsigned int flags,
2305                              struct page **pages, int *nr)
2306 {
2307         int nr_start = *nr;
2308         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2309
2310         do {
2311                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2312
2313                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2314                 if (unlikely(!pgmap)) {
2315                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2316                         return 0;
2317                 }
2318                 SetPageReferenced(page);
2319                 pages[*nr] = page;
2320                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2321                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2322                         return 0;
2323                 }
2324                 (*nr)++;
2325                 pfn++;
2326         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2327
2328         if (pgmap)
2329                 put_dev_pagemap(pgmap);
2330         return 1;
2331 }
2332
2333 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2334                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2335                                  struct page **pages, int *nr)
2336 {
2337         unsigned long fault_pfn;
2338         int nr_start = *nr;
2339
2340         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2341         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2342                 return 0;
2343
2344         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2345                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2346                 return 0;
2347         }
2348         return 1;
2349 }
2350
2351 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2352                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2353                                  struct page **pages, int *nr)
2354 {
2355         unsigned long fault_pfn;
2356         int nr_start = *nr;
2357
2358         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2359         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2360                 return 0;
2361
2362         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2363                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2364                 return 0;
2365         }
2366         return 1;
2367 }
2368 #else
2369 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2370                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2371                                  struct page **pages, int *nr)
2372 {
2373         BUILD_BUG();
2374         return 0;
2375 }
2376
2377 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2378                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2379                                  struct page **pages, int *nr)
2380 {
2381         BUILD_BUG();
2382         return 0;
2383 }
2384 #endif
2385
2386 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2387                            unsigned long end, struct page **pages)
2388 {
2389         int nr;
2390
2391         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2392                 pages[nr++] = page++;
2393
2394         return nr;
2395 }
2396
2397 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2398 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2399                                       unsigned long sz)
2400 {
2401         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2402         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2403 }
2404
2405 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2406                        unsigned long end, unsigned int flags,
2407                        struct page **pages, int *nr)
2408 {
2409         unsigned long pte_end;
2410         struct page *head, *page;
2411         pte_t pte;
2412         int refs;
2413
2414         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2415         if (pte_end < end)
2416                 end = pte_end;
2417
2418         pte = READ_ONCE(*ptep);
2419
2420         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2421                 return 0;
2422
2423         /* hugepages are never "special" */
2424         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2425
2426         head = pte_page(pte);
2427         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2428         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2429
2430         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2431         if (!head)
2432                 return 0;
2433
2434         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2435                 put_compound_head(head, refs, flags);
2436                 return 0;
2437         }
2438
2439         *nr += refs;
2440         SetPageReferenced(head);
2441         return 1;
2442 }
2443
2444 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2445                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2446                 struct page **pages, int *nr)
2447 {
2448         pte_t *ptep;
2449         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2450         unsigned long next;
2451
2452         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2453         do {
2454                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2455                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2456                         return 0;
2457         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2458
2459         return 1;
2460 }
2461 #else
2462 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2463                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2464                 struct page **pages, int *nr)
2465 {
2466         return 0;
2467 }
2468 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2469
2470 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2471                         unsigned long end, unsigned int flags,
2472                         struct page **pages, int *nr)
2473 {
2474         struct page *head, *page;
2475         int refs;
2476
2477         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2478                 return 0;
2479
2480         if (pmd_devmap(orig)) {
2481                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2482                         return 0;
2483                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2484                                              pages, nr);
2485         }
2486
2487         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2488         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2489
2490         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2491         if (!head)
2492                 return 0;
2493
2494         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2495                 put_compound_head(head, refs, flags);
2496                 return 0;
2497         }
2498
2499         *nr += refs;
2500         SetPageReferenced(head);
2501         return 1;
2502 }
2503
2504 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2505                         unsigned long end, unsigned int flags,
2506                         struct page **pages, int *nr)
2507 {
2508         struct page *head, *page;
2509         int refs;
2510
2511         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2512                 return 0;
2513
2514         if (pud_devmap(orig)) {
2515                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2516                         return 0;
2517                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2518                                              pages, nr);
2519         }
2520
2521         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2522         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2523
2524         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2525         if (!head)
2526                 return 0;
2527
2528         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2529                 put_compound_head(head, refs, flags);
2530                 return 0;
2531         }
2532
2533         *nr += refs;
2534         SetPageReferenced(head);
2535         return 1;
2536 }
2537
2538 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2539                         unsigned long end, unsigned int flags,
2540                         struct page **pages, int *nr)
2541 {
2542         int refs;
2543         struct page *head, *page;
2544
2545         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2546                 return 0;
2547
2548         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2549
2550         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2551         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2552
2553         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2554         if (!head)
2555                 return 0;
2556
2557         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2558                 put_compound_head(head, refs, flags);
2559                 return 0;
2560         }
2561
2562         *nr += refs;
2563         SetPageReferenced(head);
2564         return 1;
2565 }
2566
2567 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2568                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2569 {
2570         unsigned long next;
2571         pmd_t *pmdp;
2572
2573         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2574         do {
2575                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2576
2577                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2578                 if (!pmd_present(pmd))
2579                         return 0;
2580
2581                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2582                              pmd_devmap(pmd))) {
2583                         /*
2584                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2585                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2586                          * can be serialised against THP migration.
2587                          */
2588                         if (pmd_protnone(pmd))
2589                                 return 0;
2590
2591                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2592                                 pages, nr))
2593                                 return 0;
2594
2595                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2596                         /*
2597                          * architecture have different format for hugetlbfs
2598                          * pmd format and THP pmd format
2599                          */
2600                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2601                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2602                                 return 0;
2603                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2604                         return 0;
2605         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2606
2607         return 1;
2608 }
2609
2610 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2611                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2612 {
2613         unsigned long next;
2614         pud_t *pudp;
2615
2616         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2617         do {
2618                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2619
2620                 next = pud_addr_end(addr, end);
2621                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2622                         return 0;
2623                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2624                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2625                                           pages, nr))
2626                                 return 0;
2627                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2628                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2629                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2630                                 return 0;
2631                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2632                         return 0;
2633         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2634
2635         return 1;
2636 }
2637
2638 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2639                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2640 {
2641         unsigned long next;
2642         p4d_t *p4dp;
2643
2644         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2645         do {
2646                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2647
2648                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2649                 if (p4d_none(p4d))
2650                         return 0;
2651                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2652                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2653                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2654                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2655                                 return 0;
2656                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2657                         return 0;
2658         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2659
2660         return 1;
2661 }
2662
2663 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2664                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2665 {
2666         unsigned long next;
2667         pgd_t *pgdp;
2668
2669         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2670         do {
2671                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2672
2673                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2674                 if (pgd_none(pgd))
2675                         return;
2676                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2677                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2678                                           pages, nr))
2679                                 return;
2680                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2681                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2682                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2683                                 return;
2684                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2685                         return;
2686         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2687 }
2688 #else
2689 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2690                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2691 {
2692 }
2693 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2694
2695 #ifndef gup_fast_permitted
2696 /*
2697  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2698  * we need to fall back to the slow version:
2699  */
2700 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2701 {
2702         return true;
2703 }
2704 #endif
2705
2706 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2707                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2708 {
2709         int ret;
2710
2711         /*
2712          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2713          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2714          */
2715         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2716                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2717                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2718                                             start, nr_pages,
2719                                             pages, NULL, gup_flags);
2720                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2721         } else {
2722                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2723                                               pages, gup_flags);
2724         }
2725
2726         return ret;
2727 }
2728
2729 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2730                                         unsigned int gup_flags,
2731                                         struct page **pages)
2732 {
2733         unsigned long addr, len, end;
2734         unsigned long flags;
2735         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2736
2737         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2738                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2739                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2740                 return -EINVAL;
2741
2742         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2743         addr = start;
2744         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2745         end = start + len;
2746
2747         if (end <= start)
2748                 return 0;
2749         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2750                 return -EFAULT;
2751
2752         /*
2753          * The FAST_GUP case requires FOLL_WRITE even for pure reads,
2754          * because get_user_pages() may need to cause an early COW in
2755          * order to avoid confusing the normal COW routines. So only
2756          * targets that are already writable are safe to do by just
2757          * looking at the page tables.
2758          *
2759          * NOTE! With FOLL_FAST_ONLY we allow read-only gup_fast() here,
2760          * because there is no slow path to fall back on. But you'd
2761          * better be careful about possible COW pages - you'll get _a_
2762          * COW page, but not necessarily the one you intended to get
2763          * depending on what COW event happens after this. COW may break
2764          * the page copy in a random direction.
2765          *
2766          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow
2767          * full, general purpose use of this routine.
2768          *
2769          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2770          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2771          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2772          *
2773          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2774          * block IPIs that come from THPs splitting.
2775          */
2776         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) && gup_fast_permitted(start, end)) {
2777                 unsigned long fast_flags = gup_flags;
2778                 if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2779                         fast_flags |= FOLL_WRITE;
2780
2781                 local_irq_save(flags);
2782                 gup_pgd_range(addr, end, fast_flags, pages, &nr_pinned);
2783                 local_irq_restore(flags);
2784                 ret = nr_pinned;
2785         }
2786
2787         if (nr_pinned < nr_pages && !(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)) {
2788                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2789                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2790                 pages += nr_pinned;
2791
2792                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2793                                               gup_flags, pages);
2794
2795                 /* Have to be a bit careful with return values */
2796                 if (nr_pinned > 0) {
2797                         if (ret < 0)
2798                                 ret = nr_pinned;
2799                         else
2800                                 ret += nr_pinned;
2801                 }
2802         }
2803
2804         return ret;
2805 }
2806
2807 /*
2808  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2809  * the regular GUP.
2810  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2811  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2812  *
2813  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2814  * pages pinned.
2815  *
2816  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2817  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2818  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2819  */
2820 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2821                           struct page **pages)
2822 {
2823         int nr_pinned;
2824         /*
2825          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2826          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2827          *
2828          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2829          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2830          */
2831         unsigned int gup_flags = FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2832
2833         if (write)
2834                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2835
2836         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2837                                                  pages);
2838
2839         /*
2840          * As specified in the API description above, this routine is not
2841          * allowed to return negative values. However, the common core
2842          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2843          * Therefore, correct for that here:
2844          */
2845         if (nr_pinned < 0)
2846                 nr_pinned = 0;
2847
2848         return nr_pinned;
2849 }
2850 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2851
2852 /**
2853  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2854  * @start:      starting user address
2855  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2856  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2857  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2858  *              Should be at least nr_pages long.
2859  *
2860  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2861  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2862  * calling get_user_pages().
2863  *
2864  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2865  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2866  * -errno.
2867  */
2868 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2869                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2870 {
2871         /*
2872          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2873          * never directly by the caller, so enforce that:
2874          */
2875         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2876                 return -EINVAL;
2877
2878         /*
2879          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2880          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2881          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2882          * request.
2883          */
2884         gup_flags |= FOLL_GET;
2885         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2886 }
2887 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2888
2889 /**
2890  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2891  *
2892  * @start:      starting user address
2893  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2894  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2895  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2896  *              Should be at least nr_pages long.
2897  *
2898  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2899  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2900  * the arguments here are identical.
2901  *
2902  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2903  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2904  *
2905  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2906  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2907  */
2908 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2909                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2910 {
2911         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2912         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2913                 return -EINVAL;
2914
2915         gup_flags |= FOLL_PIN;
2916         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2917 }
2918 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2919
2920 /*
2921  * This is the FOLL_PIN equivalent of __get_user_pages_fast(). Behavior is the
2922  * same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2923  *
2924  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2925  */
2926 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2927                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2928 {
2929         int nr_pinned;
2930
2931         /*
2932          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2933          * rules require returning 0, rather than -errno:
2934          */
2935         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2936                 return 0;
2937         /*
2938          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2939          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2940          */
2941         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2942         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2943                                                  pages);
2944         /*
2945          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2946          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2947          * correct for that here:
2948          */
2949         if (nr_pinned < 0)
2950                 nr_pinned = 0;
2951
2952         return nr_pinned;
2953 }
2954 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2955
2956 /**
2957  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2958  *
2959  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
2960  *              NULL if faults are not to be recorded.
2961  * @mm:         mm_struct of target mm
2962  * @start:      starting user address
2963  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2964  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2965  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2966  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2967  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2968  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2969  *              Or NULL if the caller does not require them.
2970  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2971  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2972  *              utilised. Lock must initially be held.
2973  *
2974  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2975  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2976  * the arguments here are identical.
2977  *
2978  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2979  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2980  *
2981  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2982  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2983  */
2984 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2985                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2986                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2987                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2988 {
2989         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2990         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2991                 return -EINVAL;
2992
2993         gup_flags |= FOLL_PIN;
2994         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
2995                                        pages, vmas, locked);
2996 }
2997 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2998
2999 /**
3000  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3001  *
3002  * @start:      starting user address
3003  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3004  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3005  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3006  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3007  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3008  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3009  *              Or NULL if the caller does not require them.
3010  *
3011  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3012  * FOLL_PIN is set.
3013  *
3014  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3015  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3016  *
3017  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
3018  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
3019  */
3020 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3021                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3022                     struct vm_area_struct **vmas)
3023 {
3024         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3025         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3026                 return -EINVAL;
3027
3028         gup_flags |= FOLL_PIN;
3029         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
3030                                      pages, vmas, gup_flags);
3031 }
3032 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3033
3034 /*
3035  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3036  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3037  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3038  */
3039 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3040                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3041 {
3042         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3043         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3044                 return -EINVAL;
3045
3046         gup_flags |= FOLL_PIN;
3047         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3048 }
3049 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);