Merge tag 'thunderbolt-for-v5.10-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /*
48  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
49  * or NULL if that failed.
50  */
51 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
52 {
53         struct page *head = compound_head(page);
54
55         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
56                 return NULL;
57         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
58                 return NULL;
59         return head;
60 }
61
62 /*
63  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
64  * flags-dependent amount.
65  *
66  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
67  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
68  *
69  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
70  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
71  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
72  *
73  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
74  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
75  *
76  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
77  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
78  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
79  * is also emitted.
80  */
81 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
82                                                           int refs,
83                                                           unsigned int flags)
84 {
85         if (flags & FOLL_GET)
86                 return try_get_compound_head(page, refs);
87         else if (flags & FOLL_PIN) {
88                 int orig_refs = refs;
89
90                 /*
91                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
92                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
93                  */
94                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
95                                 is_migrate_cma_page(page))
96                         return NULL;
97
98                 /*
99                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
100                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
101                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
102                  *
103                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
104                  * field at least once, so that the page really is pinned.
105                  */
106                 if (!hpage_pincount_available(page))
107                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
108
109                 page = try_get_compound_head(page, refs);
110                 if (!page)
111                         return NULL;
112
113                 if (hpage_pincount_available(page))
114                         hpage_pincount_add(page, refs);
115
116                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
117                                     orig_refs);
118
119                 return page;
120         }
121
122         WARN_ON_ONCE(1);
123         return NULL;
124 }
125
126 /**
127  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
128  *
129  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
130  *
131  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
132  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
133  *
134  * @page:    pointer to page to be grabbed
135  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
136  *
137  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
138  * time. Cases:
139  *
140  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
141  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
142  *
143  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
144  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
145  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
146  */
147 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
148 {
149         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
150
151         if (flags & FOLL_GET)
152                 return try_get_page(page);
153         else if (flags & FOLL_PIN) {
154                 int refs = 1;
155
156                 page = compound_head(page);
157
158                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
159                         return false;
160
161                 if (hpage_pincount_available(page))
162                         hpage_pincount_add(page, 1);
163                 else
164                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
165
166                 /*
167                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
168                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
169                  * *also* increment the normal page refcount field at least
170                  * once, so that the page really is pinned.
171                  */
172                 page_ref_add(page, refs);
173
174                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
175         }
176
177         return true;
178 }
179
180 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
181 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
182 {
183         int count, refs = 1;
184
185         if (!page_is_devmap_managed(page))
186                 return false;
187
188         if (hpage_pincount_available(page))
189                 hpage_pincount_sub(page, 1);
190         else
191                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
192
193         count = page_ref_sub_return(page, refs);
194
195         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
196         /*
197          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
198          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
199          * stable because nobody holds a reference on the page.
200          */
201         if (count == 1)
202                 free_devmap_managed_page(page);
203         else if (!count)
204                 __put_page(page);
205
206         return true;
207 }
208 #else
209 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
210 {
211         return false;
212 }
213 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
214
215 /**
216  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
217  * @page:            pointer to page to be released
218  *
219  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
220  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
221  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
222  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
223  */
224 void unpin_user_page(struct page *page)
225 {
226         int refs = 1;
227
228         page = compound_head(page);
229
230         /*
231          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
232          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
233          * page is free and we need to inform the device driver through
234          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
235          */
236         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
237                 return;
238
239         if (hpage_pincount_available(page))
240                 hpage_pincount_sub(page, 1);
241         else
242                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
243
244         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
245                 __put_page(page);
246
247         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
248 }
249 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
250
251 /**
252  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
253  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
254  * @npages: number of pages in the @pages array.
255  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
256  *
257  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
258  * variants called on that page.
259  *
260  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
261  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
262  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
263  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
264  *
265  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
266  *
267  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
268  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
269  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
270  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
271  *
272  */
273 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
274                                  bool make_dirty)
275 {
276         unsigned long index;
277
278         /*
279          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
280          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
281          * single operation to the head page should suffice.
282          */
283
284         if (!make_dirty) {
285                 unpin_user_pages(pages, npages);
286                 return;
287         }
288
289         for (index = 0; index < npages; index++) {
290                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
291                 /*
292                  * Checking PageDirty at this point may race with
293                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
294                  * cases:
295                  *
296                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
297                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
298                  * because clear_page_dirty_for_io() called
299                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
300                  * However, now the page is going to get written back,
301                  * which meets the original intention of setting it
302                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
303                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
304                  * back.
305                  *
306                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
307                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
308                  * written back, so it gets written back again in the
309                  * next writeback cycle. This is harmless.
310                  */
311                 if (!PageDirty(page))
312                         set_page_dirty_lock(page);
313                 unpin_user_page(page);
314         }
315 }
316 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
317
318 /**
319  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
320  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
321  * @npages: number of pages in the @pages array.
322  *
323  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
324  *
325  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
326  */
327 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
328 {
329         unsigned long index;
330
331         /*
332          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
333          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
334          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
335          */
336         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
337                 return;
338         /*
339          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
340          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
341          * single operation to the head page should suffice.
342          */
343         for (index = 0; index < npages; index++)
344                 unpin_user_page(pages[index]);
345 }
346 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
347
348 #ifdef CONFIG_MMU
349 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
350                 unsigned int flags)
351 {
352         /*
353          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
354          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
355          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
356          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
357          * But we can only make this optimization where a hole would surely
358          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
359          */
360         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
361                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
362                 return ERR_PTR(-EFAULT);
363         return NULL;
364 }
365
366 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
367                 pte_t *pte, unsigned int flags)
368 {
369         /* No page to get reference */
370         if (flags & FOLL_GET)
371                 return -EFAULT;
372
373         if (flags & FOLL_TOUCH) {
374                 pte_t entry = *pte;
375
376                 if (flags & FOLL_WRITE)
377                         entry = pte_mkdirty(entry);
378                 entry = pte_mkyoung(entry);
379
380                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
381                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
382                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
383                 }
384         }
385
386         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
387         return -EEXIST;
388 }
389
390 /*
391  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
392  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
393  */
394 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
395 {
396         return pte_write(pte) ||
397                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
398 }
399
400 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
401                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
402                 struct dev_pagemap **pgmap)
403 {
404         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
405         struct page *page;
406         spinlock_t *ptl;
407         pte_t *ptep, pte;
408         int ret;
409
410         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
411         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
412                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
413                 return ERR_PTR(-EINVAL);
414 retry:
415         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
416                 return no_page_table(vma, flags);
417
418         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
419         pte = *ptep;
420         if (!pte_present(pte)) {
421                 swp_entry_t entry;
422                 /*
423                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
424                  * even while it is being migrated, so for that case we
425                  * need migration_entry_wait().
426                  */
427                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
428                         goto no_page;
429                 if (pte_none(pte))
430                         goto no_page;
431                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
432                 if (!is_migration_entry(entry))
433                         goto no_page;
434                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
435                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
436                 goto retry;
437         }
438         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
439                 goto no_page;
440         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
441                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
442                 return NULL;
443         }
444
445         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
446         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
447                 /*
448                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
449                  * case since they are only valid while holding the pgmap
450                  * reference.
451                  */
452                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
453                 if (*pgmap)
454                         page = pte_page(pte);
455                 else
456                         goto no_page;
457         } else if (unlikely(!page)) {
458                 if (flags & FOLL_DUMP) {
459                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
460                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
461                         goto out;
462                 }
463
464                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
465                         page = pte_page(pte);
466                 } else {
467                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
468                         page = ERR_PTR(ret);
469                         goto out;
470                 }
471         }
472
473         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
474                 get_page(page);
475                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
476                 lock_page(page);
477                 ret = split_huge_page(page);
478                 unlock_page(page);
479                 put_page(page);
480                 if (ret)
481                         return ERR_PTR(ret);
482                 goto retry;
483         }
484
485         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
486         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
487                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
488                 goto out;
489         }
490         /*
491          * We need to make the page accessible if and only if we are going
492          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
493          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
494          */
495         if (flags & FOLL_PIN) {
496                 ret = arch_make_page_accessible(page);
497                 if (ret) {
498                         unpin_user_page(page);
499                         page = ERR_PTR(ret);
500                         goto out;
501                 }
502         }
503         if (flags & FOLL_TOUCH) {
504                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
505                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
506                         set_page_dirty(page);
507                 /*
508                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
509                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
510                  * mark_page_accessed().
511                  */
512                 mark_page_accessed(page);
513         }
514         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
515                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
516                 if (PageTransCompound(page))
517                         goto out;
518
519                 /*
520                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
521                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
522                  * which might bounce very badly if there is contention.
523                  *
524                  * If the page is already locked, we don't need to
525                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
526                  * when it attempts to reclaim the page.
527                  */
528                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
529                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
530                         /*
531                          * Because we lock page here, and migration is
532                          * blocked by the pte's page reference, and we
533                          * know the page is still mapped, we don't even
534                          * need to check for file-cache page truncation.
535                          */
536                         mlock_vma_page(page);
537                         unlock_page(page);
538                 }
539         }
540 out:
541         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
542         return page;
543 no_page:
544         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
545         if (!pte_none(pte))
546                 return NULL;
547         return no_page_table(vma, flags);
548 }
549
550 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
551                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
552                                     unsigned int flags,
553                                     struct follow_page_context *ctx)
554 {
555         pmd_t *pmd, pmdval;
556         spinlock_t *ptl;
557         struct page *page;
558         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
559
560         pmd = pmd_offset(pudp, address);
561         /*
562          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
563          * on the stack so that it will stop changing under the code.
564          */
565         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
566         if (pmd_none(pmdval))
567                 return no_page_table(vma, flags);
568         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
569                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
570                 if (page)
571                         return page;
572                 return no_page_table(vma, flags);
573         }
574         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
575                 page = follow_huge_pd(vma, address,
576                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
577                                       PMD_SHIFT);
578                 if (page)
579                         return page;
580                 return no_page_table(vma, flags);
581         }
582 retry:
583         if (!pmd_present(pmdval)) {
584                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
585                         return no_page_table(vma, flags);
586                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
587                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
588                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
589                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
590                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
591                 /*
592                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
593                  * mmap_lock is held in read mode
594                  */
595                 if (pmd_none(pmdval))
596                         return no_page_table(vma, flags);
597                 goto retry;
598         }
599         if (pmd_devmap(pmdval)) {
600                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
601                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
602                 spin_unlock(ptl);
603                 if (page)
604                         return page;
605         }
606         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
607                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
608
609         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
610                 return no_page_table(vma, flags);
611
612 retry_locked:
613         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
614         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
615                 spin_unlock(ptl);
616                 return no_page_table(vma, flags);
617         }
618         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
619                 spin_unlock(ptl);
620                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
621                         return no_page_table(vma, flags);
622                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
623                 goto retry_locked;
624         }
625         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
626                 spin_unlock(ptl);
627                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
628         }
629         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
630                 int ret;
631                 page = pmd_page(*pmd);
632                 if (is_huge_zero_page(page)) {
633                         spin_unlock(ptl);
634                         ret = 0;
635                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
636                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
637                                 ret = -EBUSY;
638                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
639                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
640                                 spin_unlock(ptl);
641                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
642                         }
643                         spin_unlock(ptl);
644                         lock_page(page);
645                         ret = split_huge_page(page);
646                         unlock_page(page);
647                         put_page(page);
648                         if (pmd_none(*pmd))
649                                 return no_page_table(vma, flags);
650                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
651                         spin_unlock(ptl);
652                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
653                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
654                 }
655
656                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
657                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
658         }
659         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
660         spin_unlock(ptl);
661         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
662         return page;
663 }
664
665 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
666                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
667                                     unsigned int flags,
668                                     struct follow_page_context *ctx)
669 {
670         pud_t *pud;
671         spinlock_t *ptl;
672         struct page *page;
673         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
674
675         pud = pud_offset(p4dp, address);
676         if (pud_none(*pud))
677                 return no_page_table(vma, flags);
678         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
679                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
680                 if (page)
681                         return page;
682                 return no_page_table(vma, flags);
683         }
684         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
685                 page = follow_huge_pd(vma, address,
686                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
687                                       PUD_SHIFT);
688                 if (page)
689                         return page;
690                 return no_page_table(vma, flags);
691         }
692         if (pud_devmap(*pud)) {
693                 ptl = pud_lock(mm, pud);
694                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
695                 spin_unlock(ptl);
696                 if (page)
697                         return page;
698         }
699         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
700                 return no_page_table(vma, flags);
701
702         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
703 }
704
705 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
706                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
707                                     unsigned int flags,
708                                     struct follow_page_context *ctx)
709 {
710         p4d_t *p4d;
711         struct page *page;
712
713         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
714         if (p4d_none(*p4d))
715                 return no_page_table(vma, flags);
716         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
717         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
718                 return no_page_table(vma, flags);
719
720         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
721                 page = follow_huge_pd(vma, address,
722                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
723                                       P4D_SHIFT);
724                 if (page)
725                         return page;
726                 return no_page_table(vma, flags);
727         }
728         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
729 }
730
731 /**
732  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
733  * @vma: vm_area_struct mapping @address
734  * @address: virtual address to look up
735  * @flags: flags modifying lookup behaviour
736  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
737  *       pointer to output page_mask
738  *
739  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
740  *
741  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
742  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
743  *
744  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
745  *
746  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
747  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
748  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
749  */
750 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
751                               unsigned long address, unsigned int flags,
752                               struct follow_page_context *ctx)
753 {
754         pgd_t *pgd;
755         struct page *page;
756         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
757
758         ctx->page_mask = 0;
759
760         /* make this handle hugepd */
761         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
762         if (!IS_ERR(page)) {
763                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
764                 return page;
765         }
766
767         pgd = pgd_offset(mm, address);
768
769         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
770                 return no_page_table(vma, flags);
771
772         if (pgd_huge(*pgd)) {
773                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
774                 if (page)
775                         return page;
776                 return no_page_table(vma, flags);
777         }
778         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
779                 page = follow_huge_pd(vma, address,
780                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
781                                       PGDIR_SHIFT);
782                 if (page)
783                         return page;
784                 return no_page_table(vma, flags);
785         }
786
787         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
788 }
789
790 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
791                          unsigned int foll_flags)
792 {
793         struct follow_page_context ctx = { NULL };
794         struct page *page;
795
796         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
797         if (ctx.pgmap)
798                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
799         return page;
800 }
801
802 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
803                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
804                 struct page **page)
805 {
806         pgd_t *pgd;
807         p4d_t *p4d;
808         pud_t *pud;
809         pmd_t *pmd;
810         pte_t *pte;
811         int ret = -EFAULT;
812
813         /* user gate pages are read-only */
814         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
815                 return -EFAULT;
816         if (address > TASK_SIZE)
817                 pgd = pgd_offset_k(address);
818         else
819                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
820         if (pgd_none(*pgd))
821                 return -EFAULT;
822         p4d = p4d_offset(pgd, address);
823         if (p4d_none(*p4d))
824                 return -EFAULT;
825         pud = pud_offset(p4d, address);
826         if (pud_none(*pud))
827                 return -EFAULT;
828         pmd = pmd_offset(pud, address);
829         if (!pmd_present(*pmd))
830                 return -EFAULT;
831         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
832         pte = pte_offset_map(pmd, address);
833         if (pte_none(*pte))
834                 goto unmap;
835         *vma = get_gate_vma(mm);
836         if (!page)
837                 goto out;
838         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
839         if (!*page) {
840                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
841                         goto unmap;
842                 *page = pte_page(*pte);
843         }
844         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
845                 ret = -ENOMEM;
846                 goto unmap;
847         }
848 out:
849         ret = 0;
850 unmap:
851         pte_unmap(pte);
852         return ret;
853 }
854
855 /*
856  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
857  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
858  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
859  */
860 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
861                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
862 {
863         unsigned int fault_flags = 0;
864         vm_fault_t ret;
865
866         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
867         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
868                 return -ENOENT;
869         if (*flags & FOLL_WRITE)
870                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
871         if (*flags & FOLL_REMOTE)
872                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
873         if (locked)
874                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
875         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
877         if (*flags & FOLL_TRIED) {
878                 /*
879                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
880                  * can co-exist
881                  */
882                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
883         }
884
885         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
886         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
887                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
888
889                 if (err)
890                         return err;
891                 BUG();
892         }
893
894         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
895                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
896                         *locked = 0;
897                 return -EBUSY;
898         }
899
900         /*
901          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
902          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
903          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
904          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
905          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
906          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
907          * reCOWed by userspace write).
908          */
909         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
910                 *flags |= FOLL_COW;
911         return 0;
912 }
913
914 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
915 {
916         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
917         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
918         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
919
920         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
921                 return -EFAULT;
922
923         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
924                 return -EFAULT;
925
926         if (write) {
927                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
928                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
929                                 return -EFAULT;
930                         /*
931                          * We used to let the write,force case do COW in a
932                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
933                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
934                          * executable, without corrupting the file (yet only
935                          * when that file had been opened for writing!).
936                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
937                          * just reject it.
938                          */
939                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
940                                 return -EFAULT;
941                 }
942         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
943                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
944                         return -EFAULT;
945                 /*
946                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
947                  * have VM_MAYREAD set?
948                  */
949                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
950                         return -EFAULT;
951         }
952         /*
953          * gups are always data accesses, not instruction
954          * fetches, so execute=false here
955          */
956         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
957                 return -EFAULT;
958         return 0;
959 }
960
961 /**
962  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
963  * @mm:         mm_struct of target mm
964  * @start:      starting user address
965  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
966  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
967  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
968  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
969  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
970  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
971  *              Or NULL if the caller does not require them.
972  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
973  *
974  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
975  * number requested), or an error. Details about the return value:
976  *
977  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
978  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
979  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
980  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
981  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
982  *
983  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
984  *
985  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
986  *
987  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
988  *
989  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
990  * each struct page that each user address corresponds to at a given
991  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
992  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
993  *
994  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
995  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
996  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
997  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
998  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
999  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1000  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1001  * locks can't be held over the syscall boundary.
1002  *
1003  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1004  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1005  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1006  * before put_page is called.
1007  *
1008  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1009  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1010  * have FOLL_NOWAIT.
1011  *
1012  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1013  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1014  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1015  * reading or writing and will not be released.
1016  *
1017  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1018  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1019  * you need some special @gup_flags.
1020  */
1021 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1022                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1023                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1024                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1025 {
1026         long ret = 0, i = 0;
1027         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1028         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1029
1030         if (!nr_pages)
1031                 return 0;
1032
1033         start = untagged_addr(start);
1034
1035         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1036
1037         /*
1038          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1039          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1040          * using the address space
1041          */
1042         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1043                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1044
1045         do {
1046                 struct page *page;
1047                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1048                 unsigned int page_increm;
1049
1050                 /* first iteration or cross vma bound */
1051                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1052                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1053                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1054                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1055                                                 gup_flags, &vma,
1056                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1057                                 if (ret)
1058                                         goto out;
1059                                 ctx.page_mask = 0;
1060                                 goto next_page;
1061                         }
1062
1063                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1064                                 ret = -EFAULT;
1065                                 goto out;
1066                         }
1067                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1068                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1069                                                 &start, &nr_pages, i,
1070                                                 gup_flags, locked);
1071                                 if (locked && *locked == 0) {
1072                                         /*
1073                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1074                                          * and we've lost mmap_lock.
1075                                          * We must stop here.
1076                                          */
1077                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1078                                         BUG_ON(ret != 0);
1079                                         goto out;
1080                                 }
1081                                 continue;
1082                         }
1083                 }
1084 retry:
1085                 /*
1086                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1087                  * potentially allocating memory.
1088                  */
1089                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1090                         ret = -EINTR;
1091                         goto out;
1092                 }
1093                 cond_resched();
1094
1095                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1096                 if (!page) {
1097                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1098                         switch (ret) {
1099                         case 0:
1100                                 goto retry;
1101                         case -EBUSY:
1102                                 ret = 0;
1103                                 fallthrough;
1104                         case -EFAULT:
1105                         case -ENOMEM:
1106                         case -EHWPOISON:
1107                                 goto out;
1108                         case -ENOENT:
1109                                 goto next_page;
1110                         }
1111                         BUG();
1112                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1113                         /*
1114                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1115                          * struct page.
1116                          */
1117                         goto next_page;
1118                 } else if (IS_ERR(page)) {
1119                         ret = PTR_ERR(page);
1120                         goto out;
1121                 }
1122                 if (pages) {
1123                         pages[i] = page;
1124                         flush_anon_page(vma, page, start);
1125                         flush_dcache_page(page);
1126                         ctx.page_mask = 0;
1127                 }
1128 next_page:
1129                 if (vmas) {
1130                         vmas[i] = vma;
1131                         ctx.page_mask = 0;
1132                 }
1133                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1134                 if (page_increm > nr_pages)
1135                         page_increm = nr_pages;
1136                 i += page_increm;
1137                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1138                 nr_pages -= page_increm;
1139         } while (nr_pages);
1140 out:
1141         if (ctx.pgmap)
1142                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1143         return i ? i : ret;
1144 }
1145
1146 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1147                               unsigned int fault_flags)
1148 {
1149         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1150         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1151         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1152
1153         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1154                 return false;
1155
1156         /*
1157          * The architecture might have a hardware protection
1158          * mechanism other than read/write that can deny access.
1159          *
1160          * gup always represents data access, not instruction
1161          * fetches, so execute=false here:
1162          */
1163         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1164                 return false;
1165
1166         return true;
1167 }
1168
1169 /**
1170  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1171  * @mm:         mm_struct of target mm
1172  * @address:    user address
1173  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1174  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1175  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1176  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1177  *
1178  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1179  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1180  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1181  * trying again.
1182  *
1183  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1184  *
1185  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1186  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1187  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1188  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1189  *
1190  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1191  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1192  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1193  * succeed.
1194  *
1195  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1196  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1197  */
1198 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1199                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1200                      bool *unlocked)
1201 {
1202         struct vm_area_struct *vma;
1203         vm_fault_t ret, major = 0;
1204
1205         address = untagged_addr(address);
1206
1207         if (unlocked)
1208                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1209
1210 retry:
1211         vma = find_extend_vma(mm, address);
1212         if (!vma || address < vma->vm_start)
1213                 return -EFAULT;
1214
1215         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1216                 return -EFAULT;
1217
1218         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1219             fatal_signal_pending(current))
1220                 return -EINTR;
1221
1222         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1223         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1224         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1225                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1226
1227                 if (err)
1228                         return err;
1229                 BUG();
1230         }
1231
1232         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1233                 mmap_read_lock(mm);
1234                 *unlocked = true;
1235                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1236                 goto retry;
1237         }
1238
1239         return 0;
1240 }
1241 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1242
1243 /*
1244  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1245  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1246  */
1247 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1248                                                 unsigned long start,
1249                                                 unsigned long nr_pages,
1250                                                 struct page **pages,
1251                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1252                                                 int *locked,
1253                                                 unsigned int flags)
1254 {
1255         long ret, pages_done;
1256         bool lock_dropped;
1257
1258         if (locked) {
1259                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1260                 BUG_ON(vmas);
1261                 /* check caller initialized locked */
1262                 BUG_ON(*locked != 1);
1263         }
1264
1265         if (flags & FOLL_PIN)
1266                 atomic_set(&mm->has_pinned, 1);
1267
1268         /*
1269          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1270          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1271          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1272          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1273          *
1274          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1275          * that here, as any failures will be obvious enough.
1276          */
1277         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1278                 flags |= FOLL_GET;
1279
1280         pages_done = 0;
1281         lock_dropped = false;
1282         for (;;) {
1283                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1284                                        vmas, locked);
1285                 if (!locked)
1286                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1287                         return ret;
1288
1289                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1290                 if (!*locked) {
1291                         BUG_ON(ret < 0);
1292                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1293                 }
1294
1295                 if (ret > 0) {
1296                         nr_pages -= ret;
1297                         pages_done += ret;
1298                         if (!nr_pages)
1299                                 break;
1300                 }
1301                 if (*locked) {
1302                         /*
1303                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1304                          * FOLL_NOWAIT.
1305                          */
1306                         if (!pages_done)
1307                                 pages_done = ret;
1308                         break;
1309                 }
1310                 /*
1311                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1312                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1313                  */
1314                 if (likely(pages))
1315                         pages += ret;
1316                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1317                 lock_dropped = true;
1318
1319 retry:
1320                 /*
1321                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1322                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1323                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1324                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1325                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1326                  */
1327
1328                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1329                         if (!pages_done)
1330                                 pages_done = -EINTR;
1331                         break;
1332                 }
1333
1334                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1335                 if (ret) {
1336                         BUG_ON(ret > 0);
1337                         if (!pages_done)
1338                                 pages_done = ret;
1339                         break;
1340                 }
1341
1342                 *locked = 1;
1343                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1344                                        pages, NULL, locked);
1345                 if (!*locked) {
1346                         /* Continue to retry until we succeeded */
1347                         BUG_ON(ret != 0);
1348                         goto retry;
1349                 }
1350                 if (ret != 1) {
1351                         BUG_ON(ret > 1);
1352                         if (!pages_done)
1353                                 pages_done = ret;
1354                         break;
1355                 }
1356                 nr_pages--;
1357                 pages_done++;
1358                 if (!nr_pages)
1359                         break;
1360                 if (likely(pages))
1361                         pages++;
1362                 start += PAGE_SIZE;
1363         }
1364         if (lock_dropped && *locked) {
1365                 /*
1366                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1367                  * and so the critical section protected by it was lost.
1368                  */
1369                 mmap_read_unlock(mm);
1370                 *locked = 0;
1371         }
1372         return pages_done;
1373 }
1374
1375 /**
1376  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1377  * @vma:   target vma
1378  * @start: start address
1379  * @end:   end address
1380  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1381  *
1382  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1383  *
1384  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1385  * code on error.
1386  *
1387  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1388  *
1389  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1390  * be unperturbed.
1391  *
1392  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1393  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1394  */
1395 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1396                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1397 {
1398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1399         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1400         int gup_flags;
1401
1402         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1403         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1404         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1405         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1406         mmap_assert_locked(mm);
1407
1408         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1409         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1410                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1411         /*
1412          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1413          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1414          * and we would not want to dirty them for nothing.
1415          */
1416         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1417                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1418
1419         /*
1420          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1421          * other than PROT_NONE.
1422          */
1423         if (vma_is_accessible(vma))
1424                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1425
1426         /*
1427          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1428          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1429          */
1430         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1431                                 NULL, NULL, locked);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1436  *
1437  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1438  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1439  * mmap_lock must not be held.
1440  */
1441 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1442 {
1443         struct mm_struct *mm = current->mm;
1444         unsigned long end, nstart, nend;
1445         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1446         int locked = 0;
1447         long ret = 0;
1448
1449         end = start + len;
1450
1451         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1452                 /*
1453                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1454                  * Find first corresponding VMA.
1455                  */
1456                 if (!locked) {
1457                         locked = 1;
1458                         mmap_read_lock(mm);
1459                         vma = find_vma(mm, nstart);
1460                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1461                         vma = vma->vm_next;
1462                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1463                         break;
1464                 /*
1465                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1466                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1467                  */
1468                 nend = min(end, vma->vm_end);
1469                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1470                         continue;
1471                 if (nstart < vma->vm_start)
1472                         nstart = vma->vm_start;
1473                 /*
1474                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1475                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1476                  * if the vma was already munlocked.
1477                  */
1478                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1479                 if (ret < 0) {
1480                         if (ignore_errors) {
1481                                 ret = 0;
1482                                 continue;       /* continue at next VMA */
1483                         }
1484                         break;
1485                 }
1486                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1487                 ret = 0;
1488         }
1489         if (locked)
1490                 mmap_read_unlock(mm);
1491         return ret;     /* 0 or negative error code */
1492 }
1493 #else /* CONFIG_MMU */
1494 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1495                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1496                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1497                 unsigned int foll_flags)
1498 {
1499         struct vm_area_struct *vma;
1500         unsigned long vm_flags;
1501         int i;
1502
1503         /* calculate required read or write permissions.
1504          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1505          */
1506         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1507                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1508         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1509                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1510
1511         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1512                 vma = find_vma(mm, start);
1513                 if (!vma)
1514                         goto finish_or_fault;
1515
1516                 /* protect what we can, including chardevs */
1517                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1518                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1519                         goto finish_or_fault;
1520
1521                 if (pages) {
1522                         pages[i] = virt_to_page(start);
1523                         if (pages[i])
1524                                 get_page(pages[i]);
1525                 }
1526                 if (vmas)
1527                         vmas[i] = vma;
1528                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1529         }
1530
1531         return i;
1532
1533 finish_or_fault:
1534         return i ? : -EFAULT;
1535 }
1536 #endif /* !CONFIG_MMU */
1537
1538 /**
1539  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1540  * @addr: user address
1541  *
1542  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1543  * to be freed afterwards by put_page().
1544  *
1545  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1546  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1547  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1548  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1549  *
1550  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1551  */
1552 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1553 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1554 {
1555         struct mm_struct *mm = current->mm;
1556         struct page *page;
1557         int locked = 1;
1558         int ret;
1559
1560         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1561                 return NULL;
1562         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1563                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1564         if (locked)
1565                 mmap_read_unlock(mm);
1566         return (ret == 1) ? page : NULL;
1567 }
1568 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1569
1570 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1571 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1572 {
1573         long i;
1574         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1575
1576         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1577                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1578
1579                 if (vma == vma_prev)
1580                         continue;
1581
1582                 vma_prev = vma;
1583
1584                 if (vma_is_fsdax(vma))
1585                         return true;
1586         }
1587         return false;
1588 }
1589
1590 #ifdef CONFIG_CMA
1591 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1592                                         unsigned long start,
1593                                         unsigned long nr_pages,
1594                                         struct page **pages,
1595                                         struct vm_area_struct **vmas,
1596                                         unsigned int gup_flags)
1597 {
1598         unsigned long i;
1599         unsigned long step;
1600         bool drain_allow = true;
1601         bool migrate_allow = true;
1602         LIST_HEAD(cma_page_list);
1603         long ret = nr_pages;
1604         struct migration_target_control mtc = {
1605                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1606                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_NOWARN,
1607         };
1608
1609 check_again:
1610         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1611
1612                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1613
1614                 /*
1615                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1616                  * part.
1617                  */
1618                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1619                 /*
1620                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1621                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1622                  * of the CMA zone if possible.
1623                  */
1624                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1625                         if (PageHuge(head))
1626                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1627                         else {
1628                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1629                                         lru_add_drain_all();
1630                                         drain_allow = false;
1631                                 }
1632
1633                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1634                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1635                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1636                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1637                                                             page_is_file_lru(head),
1638                                                             thp_nr_pages(head));
1639                                 }
1640                         }
1641                 }
1642
1643                 i += step;
1644         }
1645
1646         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1647                 /*
1648                  * drop the above get_user_pages reference.
1649                  */
1650                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1651                         put_page(pages[i]);
1652
1653                 if (migrate_pages(&cma_page_list, alloc_migration_target, NULL,
1654                         (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1655                         /*
1656                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1657                          * without migration.
1658                          */
1659                         migrate_allow = false;
1660
1661                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1662                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1663                 }
1664                 /*
1665                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1666                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1667                  * earlier.
1668                  */
1669                 ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
1670                                                    pages, vmas, NULL,
1671                                                    gup_flags);
1672
1673                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1674                         nr_pages = ret;
1675                         drain_allow = true;
1676                         goto check_again;
1677                 }
1678         }
1679
1680         return ret;
1681 }
1682 #else
1683 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1684                                         unsigned long start,
1685                                         unsigned long nr_pages,
1686                                         struct page **pages,
1687                                         struct vm_area_struct **vmas,
1688                                         unsigned int gup_flags)
1689 {
1690         return nr_pages;
1691 }
1692 #endif /* CONFIG_CMA */
1693
1694 /*
1695  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1696  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1697  */
1698 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1699                                   unsigned long start,
1700                                   unsigned long nr_pages,
1701                                   struct page **pages,
1702                                   struct vm_area_struct **vmas,
1703                                   unsigned int gup_flags)
1704 {
1705         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1706         unsigned long flags = 0;
1707         long rc, i;
1708
1709         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1710                 if (!pages)
1711                         return -EINVAL;
1712
1713                 if (!vmas_tmp) {
1714                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1715                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1716                                            GFP_KERNEL);
1717                         if (!vmas_tmp)
1718                                 return -ENOMEM;
1719                 }
1720                 flags = memalloc_nocma_save();
1721         }
1722
1723         rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1724                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1725
1726         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1727                 if (rc < 0)
1728                         goto out;
1729
1730                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1731                         for (i = 0; i < rc; i++)
1732                                 put_page(pages[i]);
1733                         rc = -EOPNOTSUPP;
1734                         goto out;
1735                 }
1736
1737                 rc = check_and_migrate_cma_pages(mm, start, rc, pages,
1738                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1739 out:
1740                 memalloc_nocma_restore(flags);
1741         }
1742
1743         if (vmas_tmp != vmas)
1744                 kfree(vmas_tmp);
1745         return rc;
1746 }
1747 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1748 static __always_inline long __gup_longterm_locked(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 flags)
1754 {
1755         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1756                                        NULL, flags);
1757 }
1758 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1759
1760 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1761 {
1762         /*
1763          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1764          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1765          */
1766         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1767                 return false;
1768         /*
1769          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1770          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1771          * FOLL_PIN.
1772          */
1773         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1774                 return false;
1775
1776         return true;
1777 }
1778
1779 #ifdef CONFIG_MMU
1780 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1781                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1782                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1783                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1784 {
1785         /*
1786          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1787          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1788          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1789          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1790          * allow what we can.
1791          */
1792         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1793                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1794                         return -EINVAL;
1795                 /*
1796                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1797                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1798                  */
1799                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1800                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1801                                              FOLL_REMOTE);
1802         }
1803
1804         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1805                                        locked,
1806                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1807 }
1808
1809 /**
1810  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1811  * @mm:         mm_struct of target mm
1812  * @start:      starting user address
1813  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1814  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1815  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1816  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1817  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1818  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1819  *              Or NULL if the caller does not require them.
1820  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1821  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1822  *              utilised. Lock must initially be held.
1823  *
1824  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1825  * number requested), or an error. Details about the return value:
1826  *
1827  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1828  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1829  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1830  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1831  *
1832  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1833  *
1834  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1835  *
1836  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1837  *
1838  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1839  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1840  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1841  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1842  *
1843  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1844  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1845  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1846  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1847  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1848  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1849  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1850  * locks can't be held over the syscall boundary.
1851  *
1852  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1853  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1854  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1855  *
1856  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1857  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1858  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1859  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1860  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1861  *
1862  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1863  *
1864  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1865  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1866  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1867  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1868  */
1869 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1870                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1871                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1872                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1873 {
1874         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1875                 return -EINVAL;
1876
1877         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1878                                        pages, vmas, locked);
1879 }
1880 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1881
1882 #else /* CONFIG_MMU */
1883 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1884                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1885                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1886                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1887 {
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1892                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1893                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1894                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1895 {
1896         return 0;
1897 }
1898 #endif /* !CONFIG_MMU */
1899
1900 /**
1901  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1902  * @start:      starting user address
1903  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1904  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1905  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1906  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1907  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1908  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1909  *              Or NULL if the caller does not require them.
1910  *
1911  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1912  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1913  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1914  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1915  */
1916 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1917                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1918                 struct vm_area_struct **vmas)
1919 {
1920         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1921                 return -EINVAL;
1922
1923         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1924                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1925 }
1926 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1927
1928 /**
1929  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1930  *
1931  *      mmap_read_lock(mm);
1932  *      do_something()
1933  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1934  *      mmap_read_unlock(mm);
1935  *
1936  *  to:
1937  *
1938  *      int locked = 1;
1939  *      mmap_read_lock(mm);
1940  *      do_something()
1941  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1942  *      if (locked)
1943  *          mmap_read_unlock(mm);
1944  *
1945  * @start:      starting user address
1946  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1947  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1948  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1949  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1950  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1951  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1952  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1953  *              utilised. Lock must initially be held.
1954  *
1955  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1956  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1957  * get_user_pages_unlocked().
1958  *
1959  */
1960 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1961                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1962                            int *locked)
1963 {
1964         /*
1965          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1966          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1967          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1968          * disallow this option for now.
1969          */
1970         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1971                 return -EINVAL;
1972         /*
1973          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1974          * never directly by the caller, so enforce that:
1975          */
1976         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1977                 return -EINVAL;
1978
1979         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1980                                        pages, NULL, locked,
1981                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1982 }
1983 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1984
1985 /*
1986  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1987  *
1988  *      mmap_read_lock(mm);
1989  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1990  *      mmap_read_unlock(mm);
1991  *
1992  *  with:
1993  *
1994  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
1995  *
1996  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1997  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1998  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1999  */
2000 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2001                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2002 {
2003         struct mm_struct *mm = current->mm;
2004         int locked = 1;
2005         long ret;
2006
2007         /*
2008          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2009          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2010          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2011          * disallow this option for now.
2012          */
2013         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2014                 return -EINVAL;
2015
2016         mmap_read_lock(mm);
2017         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2018                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2019         if (locked)
2020                 mmap_read_unlock(mm);
2021         return ret;
2022 }
2023 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2024
2025 /*
2026  * Fast GUP
2027  *
2028  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2029  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2030  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2031  * block any THP splits.
2032  *
2033  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2034  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2035  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2036  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2037  *
2038  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2039  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2040  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2041  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2042  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2043  *
2044  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2045  * are currently made:
2046  *
2047  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2048  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2049  *
2050  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2051  *
2052  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2053  *
2054  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2055  *
2056  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2057  */
2058 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2059
2060 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2061 {
2062         if (flags & FOLL_PIN) {
2063                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2064                                     refs);
2065
2066                 if (hpage_pincount_available(page))
2067                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2068                 else
2069                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2070         }
2071
2072         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2073         /*
2074          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2075          * ref needs a put_page().
2076          */
2077         if (refs > 1)
2078                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2079         put_page(page);
2080 }
2081
2082 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2083
2084 /*
2085  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2086  *
2087  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2088  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2089  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2090  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2091  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2092  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2093  * that we are blocking by holding interrupts off.
2094  *
2095  * Setting ptes from not present to present goes:
2096  *
2097  *   ptep->pte_high = h;
2098  *   smp_wmb();
2099  *   ptep->pte_low = l;
2100  *
2101  * And present to not present goes:
2102  *
2103  *   ptep->pte_low = 0;
2104  *   smp_wmb();
2105  *   ptep->pte_high = 0;
2106  *
2107  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2108  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2109  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2110  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2111  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2112  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2113  * operates on present ptes we're safe.
2114  */
2115 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2116 {
2117         pte_t pte;
2118
2119         do {
2120                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2121                 smp_rmb();
2122                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2123                 smp_rmb();
2124         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2125
2126         return pte;
2127 }
2128 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2129 /*
2130  * We require that the PTE can be read atomically.
2131  */
2132 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2133 {
2134         return ptep_get(ptep);
2135 }
2136 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2137
2138 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2139                                             unsigned int flags,
2140                                             struct page **pages)
2141 {
2142         while ((*nr) - nr_start) {
2143                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2144
2145                 ClearPageReferenced(page);
2146                 if (flags & FOLL_PIN)
2147                         unpin_user_page(page);
2148                 else
2149                         put_page(page);
2150         }
2151 }
2152
2153 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2154 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2155                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2156 {
2157         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2158         int nr_start = *nr, ret = 0;
2159         pte_t *ptep, *ptem;
2160
2161         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2162         do {
2163                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2164                 struct page *head, *page;
2165
2166                 /*
2167                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2168                  * path using the pte_protnone check.
2169                  */
2170                 if (pte_protnone(pte))
2171                         goto pte_unmap;
2172
2173                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2174                         goto pte_unmap;
2175
2176                 if (pte_devmap(pte)) {
2177                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2178                                 goto pte_unmap;
2179
2180                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2181                         if (unlikely(!pgmap)) {
2182                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2183                                 goto pte_unmap;
2184                         }
2185                 } else if (pte_special(pte))
2186                         goto pte_unmap;
2187
2188                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2189                 page = pte_page(pte);
2190
2191                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2192                 if (!head)
2193                         goto pte_unmap;
2194
2195                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2196                         put_compound_head(head, 1, flags);
2197                         goto pte_unmap;
2198                 }
2199
2200                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2201
2202                 /*
2203                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2204                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2205                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2206                  * details.
2207                  */
2208                 if (flags & FOLL_PIN) {
2209                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2210                         if (ret) {
2211                                 unpin_user_page(page);
2212                                 goto pte_unmap;
2213                         }
2214                 }
2215                 SetPageReferenced(page);
2216                 pages[*nr] = page;
2217                 (*nr)++;
2218
2219         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2220
2221         ret = 1;
2222
2223 pte_unmap:
2224         if (pgmap)
2225                 put_dev_pagemap(pgmap);
2226         pte_unmap(ptem);
2227         return ret;
2228 }
2229 #else
2230
2231 /*
2232  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2233  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2234  * to be special.
2235  *
2236  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2237  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2238  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2239  */
2240 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2241                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2242 {
2243         return 0;
2244 }
2245 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2246
2247 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2248 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2249                              unsigned long end, unsigned int flags,
2250                              struct page **pages, int *nr)
2251 {
2252         int nr_start = *nr;
2253         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2254
2255         do {
2256                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2257
2258                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2259                 if (unlikely(!pgmap)) {
2260                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2261                         return 0;
2262                 }
2263                 SetPageReferenced(page);
2264                 pages[*nr] = page;
2265                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2266                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2267                         return 0;
2268                 }
2269                 (*nr)++;
2270                 pfn++;
2271         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2272
2273         if (pgmap)
2274                 put_dev_pagemap(pgmap);
2275         return 1;
2276 }
2277
2278 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2279                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2280                                  struct page **pages, int *nr)
2281 {
2282         unsigned long fault_pfn;
2283         int nr_start = *nr;
2284
2285         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2286         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2287                 return 0;
2288
2289         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2290                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2291                 return 0;
2292         }
2293         return 1;
2294 }
2295
2296 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2297                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2298                                  struct page **pages, int *nr)
2299 {
2300         unsigned long fault_pfn;
2301         int nr_start = *nr;
2302
2303         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2304         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2305                 return 0;
2306
2307         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2308                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2309                 return 0;
2310         }
2311         return 1;
2312 }
2313 #else
2314 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2315                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2316                                  struct page **pages, int *nr)
2317 {
2318         BUILD_BUG();
2319         return 0;
2320 }
2321
2322 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2323                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2324                                  struct page **pages, int *nr)
2325 {
2326         BUILD_BUG();
2327         return 0;
2328 }
2329 #endif
2330
2331 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2332                            unsigned long end, struct page **pages)
2333 {
2334         int nr;
2335
2336         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2337                 pages[nr++] = page++;
2338
2339         return nr;
2340 }
2341
2342 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2343 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2344                                       unsigned long sz)
2345 {
2346         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2347         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2348 }
2349
2350 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2351                        unsigned long end, unsigned int flags,
2352                        struct page **pages, int *nr)
2353 {
2354         unsigned long pte_end;
2355         struct page *head, *page;
2356         pte_t pte;
2357         int refs;
2358
2359         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2360         if (pte_end < end)
2361                 end = pte_end;
2362
2363         pte = huge_ptep_get(ptep);
2364
2365         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2366                 return 0;
2367
2368         /* hugepages are never "special" */
2369         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2370
2371         head = pte_page(pte);
2372         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2373         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2374
2375         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2376         if (!head)
2377                 return 0;
2378
2379         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2380                 put_compound_head(head, refs, flags);
2381                 return 0;
2382         }
2383
2384         *nr += refs;
2385         SetPageReferenced(head);
2386         return 1;
2387 }
2388
2389 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2390                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2391                 struct page **pages, int *nr)
2392 {
2393         pte_t *ptep;
2394         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2395         unsigned long next;
2396
2397         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2398         do {
2399                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2400                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2401                         return 0;
2402         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2403
2404         return 1;
2405 }
2406 #else
2407 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2408                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2409                 struct page **pages, int *nr)
2410 {
2411         return 0;
2412 }
2413 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2414
2415 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2416                         unsigned long end, unsigned int flags,
2417                         struct page **pages, int *nr)
2418 {
2419         struct page *head, *page;
2420         int refs;
2421
2422         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2423                 return 0;
2424
2425         if (pmd_devmap(orig)) {
2426                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2427                         return 0;
2428                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2429                                              pages, nr);
2430         }
2431
2432         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2433         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2434
2435         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2436         if (!head)
2437                 return 0;
2438
2439         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2440                 put_compound_head(head, refs, flags);
2441                 return 0;
2442         }
2443
2444         *nr += refs;
2445         SetPageReferenced(head);
2446         return 1;
2447 }
2448
2449 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2450                         unsigned long end, unsigned int flags,
2451                         struct page **pages, int *nr)
2452 {
2453         struct page *head, *page;
2454         int refs;
2455
2456         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2457                 return 0;
2458
2459         if (pud_devmap(orig)) {
2460                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2461                         return 0;
2462                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2463                                              pages, nr);
2464         }
2465
2466         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2467         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2468
2469         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2470         if (!head)
2471                 return 0;
2472
2473         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2474                 put_compound_head(head, refs, flags);
2475                 return 0;
2476         }
2477
2478         *nr += refs;
2479         SetPageReferenced(head);
2480         return 1;
2481 }
2482
2483 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2484                         unsigned long end, unsigned int flags,
2485                         struct page **pages, int *nr)
2486 {
2487         int refs;
2488         struct page *head, *page;
2489
2490         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2491                 return 0;
2492
2493         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2494
2495         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2496         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2497
2498         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2499         if (!head)
2500                 return 0;
2501
2502         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2503                 put_compound_head(head, refs, flags);
2504                 return 0;
2505         }
2506
2507         *nr += refs;
2508         SetPageReferenced(head);
2509         return 1;
2510 }
2511
2512 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2513                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2514 {
2515         unsigned long next;
2516         pmd_t *pmdp;
2517
2518         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2519         do {
2520                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2521
2522                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2523                 if (!pmd_present(pmd))
2524                         return 0;
2525
2526                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2527                              pmd_devmap(pmd))) {
2528                         /*
2529                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2530                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2531                          * can be serialised against THP migration.
2532                          */
2533                         if (pmd_protnone(pmd))
2534                                 return 0;
2535
2536                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2537                                 pages, nr))
2538                                 return 0;
2539
2540                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2541                         /*
2542                          * architecture have different format for hugetlbfs
2543                          * pmd format and THP pmd format
2544                          */
2545                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2546                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2547                                 return 0;
2548                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2549                         return 0;
2550         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2551
2552         return 1;
2553 }
2554
2555 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2556                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2557 {
2558         unsigned long next;
2559         pud_t *pudp;
2560
2561         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2562         do {
2563                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2564
2565                 next = pud_addr_end(addr, end);
2566                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2567                         return 0;
2568                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2569                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2570                                           pages, nr))
2571                                 return 0;
2572                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2573                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2574                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2575                                 return 0;
2576                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2577                         return 0;
2578         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2579
2580         return 1;
2581 }
2582
2583 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2584                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2585 {
2586         unsigned long next;
2587         p4d_t *p4dp;
2588
2589         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2590         do {
2591                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2592
2593                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2594                 if (p4d_none(p4d))
2595                         return 0;
2596                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2597                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2598                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2599                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2600                                 return 0;
2601                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2602                         return 0;
2603         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2604
2605         return 1;
2606 }
2607
2608 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2609                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2610 {
2611         unsigned long next;
2612         pgd_t *pgdp;
2613
2614         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2615         do {
2616                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2617
2618                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2619                 if (pgd_none(pgd))
2620                         return;
2621                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2622                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2623                                           pages, nr))
2624                                 return;
2625                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2626                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2627                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2628                                 return;
2629                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2630                         return;
2631         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2632 }
2633 #else
2634 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2635                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2636 {
2637 }
2638 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2639
2640 #ifndef gup_fast_permitted
2641 /*
2642  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2643  * we need to fall back to the slow version:
2644  */
2645 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2646 {
2647         return true;
2648 }
2649 #endif
2650
2651 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2652                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2653 {
2654         int ret;
2655
2656         /*
2657          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2658          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2659          */
2660         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2661                 mmap_read_lock(current->mm);
2662                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2663                                             start, nr_pages,
2664                                             pages, NULL, gup_flags);
2665                 mmap_read_unlock(current->mm);
2666         } else {
2667                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2668                                               pages, gup_flags);
2669         }
2670
2671         return ret;
2672 }
2673
2674 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2675                                         unsigned int gup_flags,
2676                                         struct page **pages)
2677 {
2678         unsigned long addr, len, end;
2679         unsigned long flags;
2680         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2681
2682         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2683                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2684                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2685                 return -EINVAL;
2686
2687         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2688                 atomic_set(&current->mm->has_pinned, 1);
2689
2690         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2691                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2692
2693         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2694         addr = start;
2695         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2696         end = start + len;
2697
2698         if (end <= start)
2699                 return 0;
2700         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2701                 return -EFAULT;
2702
2703         /*
2704          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow
2705          * full, general purpose use of this routine.
2706          *
2707          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2708          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2709          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2710          *
2711          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2712          * block IPIs that come from THPs splitting.
2713          */
2714         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) && gup_fast_permitted(start, end)) {
2715                 unsigned long fast_flags = gup_flags;
2716
2717                 local_irq_save(flags);
2718                 gup_pgd_range(addr, end, fast_flags, pages, &nr_pinned);
2719                 local_irq_restore(flags);
2720                 ret = nr_pinned;
2721         }
2722
2723         if (nr_pinned < nr_pages && !(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)) {
2724                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2725                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2726                 pages += nr_pinned;
2727
2728                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2729                                               gup_flags, pages);
2730
2731                 /* Have to be a bit careful with return values */
2732                 if (nr_pinned > 0) {
2733                         if (ret < 0)
2734                                 ret = nr_pinned;
2735                         else
2736                                 ret += nr_pinned;
2737                 }
2738         }
2739
2740         return ret;
2741 }
2742 /**
2743  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2744  * @start:      starting user address
2745  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2746  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2747  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2748  *              Should be at least nr_pages long.
2749  *
2750  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2751  * the regular GUP.
2752  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2753  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2754  *
2755  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2756  * pages pinned.
2757  *
2758  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2759  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2760  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2761  */
2762 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2763                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2764 {
2765         int nr_pinned;
2766         /*
2767          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2768          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2769          *
2770          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2771          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2772          */
2773         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2774
2775         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2776                                                  pages);
2777
2778         /*
2779          * As specified in the API description above, this routine is not
2780          * allowed to return negative values. However, the common core
2781          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2782          * Therefore, correct for that here:
2783          */
2784         if (nr_pinned < 0)
2785                 nr_pinned = 0;
2786
2787         return nr_pinned;
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2790
2791 /**
2792  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2793  * @start:      starting user address
2794  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2795  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2796  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2797  *              Should be at least nr_pages long.
2798  *
2799  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2800  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2801  * calling get_user_pages().
2802  *
2803  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2804  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2805  * -errno.
2806  */
2807 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2808                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2809 {
2810         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2811                 return -EINVAL;
2812
2813         /*
2814          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2815          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2816          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2817          * request.
2818          */
2819         gup_flags |= FOLL_GET;
2820         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2821 }
2822 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2823
2824 /**
2825  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2826  *
2827  * @start:      starting user address
2828  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2829  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2830  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2831  *              Should be at least nr_pages long.
2832  *
2833  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2834  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2835  * the arguments here are identical.
2836  *
2837  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2838  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2839  */
2840 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2841                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2842 {
2843         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2844         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2845                 return -EINVAL;
2846
2847         gup_flags |= FOLL_PIN;
2848         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2849 }
2850 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2851
2852 /*
2853  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2854  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2855  *
2856  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2857  */
2858 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2859                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2860 {
2861         int nr_pinned;
2862
2863         /*
2864          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2865          * rules require returning 0, rather than -errno:
2866          */
2867         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2868                 return 0;
2869         /*
2870          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2871          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2872          */
2873         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2874         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2875                                                  pages);
2876         /*
2877          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2878          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2879          * correct for that here:
2880          */
2881         if (nr_pinned < 0)
2882                 nr_pinned = 0;
2883
2884         return nr_pinned;
2885 }
2886 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2887
2888 /**
2889  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2890  *
2891  * @mm:         mm_struct of target mm
2892  * @start:      starting user address
2893  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2894  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2895  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2896  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2897  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2898  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2899  *              Or NULL if the caller does not require them.
2900  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2901  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2902  *              utilised. Lock must initially be held.
2903  *
2904  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2905  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2906  * the arguments here are identical.
2907  *
2908  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2909  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2910  */
2911 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2912                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2913                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2914                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2915 {
2916         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2917         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2918                 return -EINVAL;
2919
2920         gup_flags |= FOLL_PIN;
2921         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2922                                        pages, vmas, locked);
2923 }
2924 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2925
2926 /**
2927  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2928  *
2929  * @start:      starting user address
2930  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2931  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2932  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2933  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2934  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2935  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2936  *              Or NULL if the caller does not require them.
2937  *
2938  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2939  * FOLL_PIN is set.
2940  *
2941  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2942  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2943  */
2944 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2945                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2946                     struct vm_area_struct **vmas)
2947 {
2948         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2949         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2950                 return -EINVAL;
2951
2952         gup_flags |= FOLL_PIN;
2953         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2954                                      pages, vmas, gup_flags);
2955 }
2956 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2957
2958 /*
2959  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2960  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2961  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2962  */
2963 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2964                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2965 {
2966         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2967         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2968                 return -EINVAL;
2969
2970         gup_flags |= FOLL_PIN;
2971         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2972 }
2973 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2974
2975 /*
2976  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2977  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2978  * FOLL_GET.
2979  */
2980 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2981                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2982                            int *locked)
2983 {
2984         /*
2985          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2986          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2987          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2988          * disallow this option for now.
2989          */
2990         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2991                 return -EINVAL;
2992
2993         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2994         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2995                 return -EINVAL;
2996
2997         gup_flags |= FOLL_PIN;
2998         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2999                                        pages, NULL, locked,
3000                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3001 }
3002 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);