x86/cpu/amd: Call init_amd_zn() om Family 19h processors too
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 /*
33  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
34  * or NULL if that failed.
35  */
36 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
37 {
38         struct page *head = compound_head(page);
39
40         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
41                 return NULL;
42         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
43                 return NULL;
44         return head;
45 }
46
47 /**
48  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
49  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
50  * @npages: number of pages in the @pages array.
51  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
52  *
53  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
54  * variants called on that page.
55  *
56  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
57  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
58  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
59  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
60  *
61  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
62  *
63  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
64  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
65  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
66  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
67  *
68  */
69 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
70                                  bool make_dirty)
71 {
72         unsigned long index;
73
74         /*
75          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
76          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
77          * single operation to the head page should suffice.
78          */
79
80         if (!make_dirty) {
81                 unpin_user_pages(pages, npages);
82                 return;
83         }
84
85         for (index = 0; index < npages; index++) {
86                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
87                 /*
88                  * Checking PageDirty at this point may race with
89                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
90                  * cases:
91                  *
92                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
93                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
94                  * because clear_page_dirty_for_io() called
95                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
96                  * However, now the page is going to get written back,
97                  * which meets the original intention of setting it
98                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
99                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
100                  * back.
101                  *
102                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
103                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
104                  * written back, so it gets written back again in the
105                  * next writeback cycle. This is harmless.
106                  */
107                 if (!PageDirty(page))
108                         set_page_dirty_lock(page);
109                 unpin_user_page(page);
110         }
111 }
112 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
113
114 /**
115  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
116  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
117  * @npages: number of pages in the @pages array.
118  *
119  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
120  *
121  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
122  */
123 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
124 {
125         unsigned long index;
126
127         /*
128          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
129          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
130          * single operation to the head page should suffice.
131          */
132         for (index = 0; index < npages; index++)
133                 unpin_user_page(pages[index]);
134 }
135 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
136
137 #ifdef CONFIG_MMU
138 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
139                 unsigned int flags)
140 {
141         /*
142          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
143          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
144          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
145          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
146          * But we can only make this optimization where a hole would surely
147          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
148          */
149         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
150                 return ERR_PTR(-EFAULT);
151         return NULL;
152 }
153
154 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
155                 pte_t *pte, unsigned int flags)
156 {
157         /* No page to get reference */
158         if (flags & FOLL_GET)
159                 return -EFAULT;
160
161         if (flags & FOLL_TOUCH) {
162                 pte_t entry = *pte;
163
164                 if (flags & FOLL_WRITE)
165                         entry = pte_mkdirty(entry);
166                 entry = pte_mkyoung(entry);
167
168                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
169                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
170                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
171                 }
172         }
173
174         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
175         return -EEXIST;
176 }
177
178 /*
179  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
180  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
181  */
182 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
183 {
184         return pte_write(pte) ||
185                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
186 }
187
188 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
189                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
190                 struct dev_pagemap **pgmap)
191 {
192         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
193         struct page *page;
194         spinlock_t *ptl;
195         pte_t *ptep, pte;
196
197         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
198         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
199                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
200                 return ERR_PTR(-EINVAL);
201 retry:
202         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
203                 return no_page_table(vma, flags);
204
205         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
206         pte = *ptep;
207         if (!pte_present(pte)) {
208                 swp_entry_t entry;
209                 /*
210                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
211                  * even while it is being migrated, so for that case we
212                  * need migration_entry_wait().
213                  */
214                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
215                         goto no_page;
216                 if (pte_none(pte))
217                         goto no_page;
218                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
219                 if (!is_migration_entry(entry))
220                         goto no_page;
221                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
222                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
223                 goto retry;
224         }
225         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
226                 goto no_page;
227         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
228                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
229                 return NULL;
230         }
231
232         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
233         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
234                 /*
235                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
236                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
237                  */
238                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
239                 if (*pgmap)
240                         page = pte_page(pte);
241                 else
242                         goto no_page;
243         } else if (unlikely(!page)) {
244                 if (flags & FOLL_DUMP) {
245                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
246                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
247                         goto out;
248                 }
249
250                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
251                         page = pte_page(pte);
252                 } else {
253                         int ret;
254
255                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
256                         page = ERR_PTR(ret);
257                         goto out;
258                 }
259         }
260
261         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
262                 int ret;
263                 get_page(page);
264                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
265                 lock_page(page);
266                 ret = split_huge_page(page);
267                 unlock_page(page);
268                 put_page(page);
269                 if (ret)
270                         return ERR_PTR(ret);
271                 goto retry;
272         }
273
274         if (flags & FOLL_GET) {
275                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
276                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
277                         goto out;
278                 }
279         }
280         if (flags & FOLL_TOUCH) {
281                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
282                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
283                         set_page_dirty(page);
284                 /*
285                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
286                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
287                  * mark_page_accessed().
288                  */
289                 mark_page_accessed(page);
290         }
291         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
292                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
293                 if (PageTransCompound(page))
294                         goto out;
295
296                 /*
297                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
298                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
299                  * which might bounce very badly if there is contention.
300                  *
301                  * If the page is already locked, we don't need to
302                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
303                  * when it attempts to reclaim the page.
304                  */
305                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
306                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
307                         /*
308                          * Because we lock page here, and migration is
309                          * blocked by the pte's page reference, and we
310                          * know the page is still mapped, we don't even
311                          * need to check for file-cache page truncation.
312                          */
313                         mlock_vma_page(page);
314                         unlock_page(page);
315                 }
316         }
317 out:
318         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
319         return page;
320 no_page:
321         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
322         if (!pte_none(pte))
323                 return NULL;
324         return no_page_table(vma, flags);
325 }
326
327 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
328                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
329                                     unsigned int flags,
330                                     struct follow_page_context *ctx)
331 {
332         pmd_t *pmd, pmdval;
333         spinlock_t *ptl;
334         struct page *page;
335         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
336
337         pmd = pmd_offset(pudp, address);
338         /*
339          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
340          * on the stack so that it will stop changing under the code.
341          */
342         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
343         if (pmd_none(pmdval))
344                 return no_page_table(vma, flags);
345         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
346                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
347                 if (page)
348                         return page;
349                 return no_page_table(vma, flags);
350         }
351         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
352                 page = follow_huge_pd(vma, address,
353                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
354                                       PMD_SHIFT);
355                 if (page)
356                         return page;
357                 return no_page_table(vma, flags);
358         }
359 retry:
360         if (!pmd_present(pmdval)) {
361                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
362                         return no_page_table(vma, flags);
363                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
364                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
365                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
366                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
367                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
368                 /*
369                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
370                  * mmap_sem is held in read mode
371                  */
372                 if (pmd_none(pmdval))
373                         return no_page_table(vma, flags);
374                 goto retry;
375         }
376         if (pmd_devmap(pmdval)) {
377                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
378                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
379                 spin_unlock(ptl);
380                 if (page)
381                         return page;
382         }
383         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
384                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
385
386         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
387                 return no_page_table(vma, flags);
388
389 retry_locked:
390         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
391         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
392                 spin_unlock(ptl);
393                 return no_page_table(vma, flags);
394         }
395         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
396                 spin_unlock(ptl);
397                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
398                         return no_page_table(vma, flags);
399                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
400                 goto retry_locked;
401         }
402         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
403                 spin_unlock(ptl);
404                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
405         }
406         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
407                 int ret;
408                 page = pmd_page(*pmd);
409                 if (is_huge_zero_page(page)) {
410                         spin_unlock(ptl);
411                         ret = 0;
412                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
413                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
414                                 ret = -EBUSY;
415                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
416                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
417                                 spin_unlock(ptl);
418                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
419                         }
420                         spin_unlock(ptl);
421                         lock_page(page);
422                         ret = split_huge_page(page);
423                         unlock_page(page);
424                         put_page(page);
425                         if (pmd_none(*pmd))
426                                 return no_page_table(vma, flags);
427                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
428                         spin_unlock(ptl);
429                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
430                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
431                 }
432
433                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
434                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
435         }
436         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
437         spin_unlock(ptl);
438         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
439         return page;
440 }
441
442 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
443                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
444                                     unsigned int flags,
445                                     struct follow_page_context *ctx)
446 {
447         pud_t *pud;
448         spinlock_t *ptl;
449         struct page *page;
450         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
451
452         pud = pud_offset(p4dp, address);
453         if (pud_none(*pud))
454                 return no_page_table(vma, flags);
455         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
456                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
457                 if (page)
458                         return page;
459                 return no_page_table(vma, flags);
460         }
461         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
462                 page = follow_huge_pd(vma, address,
463                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
464                                       PUD_SHIFT);
465                 if (page)
466                         return page;
467                 return no_page_table(vma, flags);
468         }
469         if (pud_devmap(*pud)) {
470                 ptl = pud_lock(mm, pud);
471                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
472                 spin_unlock(ptl);
473                 if (page)
474                         return page;
475         }
476         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
477                 return no_page_table(vma, flags);
478
479         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
480 }
481
482 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
483                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
484                                     unsigned int flags,
485                                     struct follow_page_context *ctx)
486 {
487         p4d_t *p4d;
488         struct page *page;
489
490         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
491         if (p4d_none(*p4d))
492                 return no_page_table(vma, flags);
493         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
494         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
495                 return no_page_table(vma, flags);
496
497         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
498                 page = follow_huge_pd(vma, address,
499                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
500                                       P4D_SHIFT);
501                 if (page)
502                         return page;
503                 return no_page_table(vma, flags);
504         }
505         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
506 }
507
508 /**
509  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
510  * @vma: vm_area_struct mapping @address
511  * @address: virtual address to look up
512  * @flags: flags modifying lookup behaviour
513  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
514  *       pointer to output page_mask
515  *
516  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
517  *
518  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
519  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
520  *
521  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
522  *
523  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
524  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
525  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
526  */
527 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
528                               unsigned long address, unsigned int flags,
529                               struct follow_page_context *ctx)
530 {
531         pgd_t *pgd;
532         struct page *page;
533         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
534
535         ctx->page_mask = 0;
536
537         /* make this handle hugepd */
538         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
539         if (!IS_ERR(page)) {
540                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
541                 return page;
542         }
543
544         pgd = pgd_offset(mm, address);
545
546         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
547                 return no_page_table(vma, flags);
548
549         if (pgd_huge(*pgd)) {
550                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
551                 if (page)
552                         return page;
553                 return no_page_table(vma, flags);
554         }
555         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
556                 page = follow_huge_pd(vma, address,
557                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
558                                       PGDIR_SHIFT);
559                 if (page)
560                         return page;
561                 return no_page_table(vma, flags);
562         }
563
564         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
565 }
566
567 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
568                          unsigned int foll_flags)
569 {
570         struct follow_page_context ctx = { NULL };
571         struct page *page;
572
573         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
574         if (ctx.pgmap)
575                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
576         return page;
577 }
578
579 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
580                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
581                 struct page **page)
582 {
583         pgd_t *pgd;
584         p4d_t *p4d;
585         pud_t *pud;
586         pmd_t *pmd;
587         pte_t *pte;
588         int ret = -EFAULT;
589
590         /* user gate pages are read-only */
591         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
592                 return -EFAULT;
593         if (address > TASK_SIZE)
594                 pgd = pgd_offset_k(address);
595         else
596                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
597         if (pgd_none(*pgd))
598                 return -EFAULT;
599         p4d = p4d_offset(pgd, address);
600         if (p4d_none(*p4d))
601                 return -EFAULT;
602         pud = pud_offset(p4d, address);
603         if (pud_none(*pud))
604                 return -EFAULT;
605         pmd = pmd_offset(pud, address);
606         if (!pmd_present(*pmd))
607                 return -EFAULT;
608         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
609         pte = pte_offset_map(pmd, address);
610         if (pte_none(*pte))
611                 goto unmap;
612         *vma = get_gate_vma(mm);
613         if (!page)
614                 goto out;
615         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
616         if (!*page) {
617                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
618                         goto unmap;
619                 *page = pte_page(*pte);
620         }
621         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
622                 ret = -ENOMEM;
623                 goto unmap;
624         }
625 out:
626         ret = 0;
627 unmap:
628         pte_unmap(pte);
629         return ret;
630 }
631
632 /*
633  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
634  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
635  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
636  */
637 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
638                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
639 {
640         unsigned int fault_flags = 0;
641         vm_fault_t ret;
642
643         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
644         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
645                 return -ENOENT;
646         if (*flags & FOLL_WRITE)
647                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
648         if (*flags & FOLL_REMOTE)
649                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
650         if (nonblocking)
651                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
652         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
653                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
654         if (*flags & FOLL_TRIED) {
655                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
656                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
657         }
658
659         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
660         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
661                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
662
663                 if (err)
664                         return err;
665                 BUG();
666         }
667
668         if (tsk) {
669                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
670                         tsk->maj_flt++;
671                 else
672                         tsk->min_flt++;
673         }
674
675         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
676                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
677                         *nonblocking = 0;
678                 return -EBUSY;
679         }
680
681         /*
682          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
683          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
684          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
685          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
686          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
687          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
688          * reCOWed by userspace write).
689          */
690         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
691                 *flags |= FOLL_COW;
692         return 0;
693 }
694
695 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
696 {
697         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
698         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
699         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
700
701         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
702                 return -EFAULT;
703
704         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
705                 return -EFAULT;
706
707         if (write) {
708                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
709                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
710                                 return -EFAULT;
711                         /*
712                          * We used to let the write,force case do COW in a
713                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
714                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
715                          * executable, without corrupting the file (yet only
716                          * when that file had been opened for writing!).
717                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
718                          * just reject it.
719                          */
720                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
721                                 return -EFAULT;
722                 }
723         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
724                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
725                         return -EFAULT;
726                 /*
727                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
728                  * have VM_MAYREAD set?
729                  */
730                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
731                         return -EFAULT;
732         }
733         /*
734          * gups are always data accesses, not instruction
735          * fetches, so execute=false here
736          */
737         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
738                 return -EFAULT;
739         return 0;
740 }
741
742 /**
743  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
744  * @tsk:        task_struct of target task
745  * @mm:         mm_struct of target mm
746  * @start:      starting user address
747  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
748  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
749  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
750  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
751  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
752  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
753  *              Or NULL if the caller does not require them.
754  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
755  *
756  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
757  * number requested), or an error. Details about the return value:
758  *
759  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
760  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
761  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
762  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
763  *
764  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
765  *
766  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
767  *
768  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
769  *
770  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
771  * each struct page that each user address corresponds to at a given
772  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
773  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
774  *
775  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
776  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
777  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
778  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
779  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
780  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
781  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
782  * locks can't be held over the syscall boundary.
783  *
784  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
785  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
786  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
787  * before put_page is called.
788  *
789  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
790  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
791  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
792  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
793  * this case.
794  *
795  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
796  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
797  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
798  * reading or writing and will not be released.
799  *
800  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
801  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
802  * you need some special @gup_flags.
803  */
804 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
805                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
806                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
807                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
808 {
809         long ret = 0, i = 0;
810         struct vm_area_struct *vma = NULL;
811         struct follow_page_context ctx = { NULL };
812
813         if (!nr_pages)
814                 return 0;
815
816         start = untagged_addr(start);
817
818         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
819
820         /*
821          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
822          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
823          * using the address space
824          */
825         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
826                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
827
828         do {
829                 struct page *page;
830                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
831                 unsigned int page_increm;
832
833                 /* first iteration or cross vma bound */
834                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
835                         vma = find_extend_vma(mm, start);
836                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
837                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
838                                                 gup_flags, &vma,
839                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
840                                 if (ret)
841                                         goto out;
842                                 ctx.page_mask = 0;
843                                 goto next_page;
844                         }
845
846                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
847                                 ret = -EFAULT;
848                                 goto out;
849                         }
850                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
851                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
852                                                 &start, &nr_pages, i,
853                                                 gup_flags, nonblocking);
854                                 continue;
855                         }
856                 }
857 retry:
858                 /*
859                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
860                  * potentially allocating memory.
861                  */
862                 if (fatal_signal_pending(current)) {
863                         ret = -ERESTARTSYS;
864                         goto out;
865                 }
866                 cond_resched();
867
868                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
869                 if (!page) {
870                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
871                                         nonblocking);
872                         switch (ret) {
873                         case 0:
874                                 goto retry;
875                         case -EBUSY:
876                                 ret = 0;
877                                 /* FALLTHRU */
878                         case -EFAULT:
879                         case -ENOMEM:
880                         case -EHWPOISON:
881                                 goto out;
882                         case -ENOENT:
883                                 goto next_page;
884                         }
885                         BUG();
886                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
887                         /*
888                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
889                          * struct page.
890                          */
891                         goto next_page;
892                 } else if (IS_ERR(page)) {
893                         ret = PTR_ERR(page);
894                         goto out;
895                 }
896                 if (pages) {
897                         pages[i] = page;
898                         flush_anon_page(vma, page, start);
899                         flush_dcache_page(page);
900                         ctx.page_mask = 0;
901                 }
902 next_page:
903                 if (vmas) {
904                         vmas[i] = vma;
905                         ctx.page_mask = 0;
906                 }
907                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
908                 if (page_increm > nr_pages)
909                         page_increm = nr_pages;
910                 i += page_increm;
911                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
912                 nr_pages -= page_increm;
913         } while (nr_pages);
914 out:
915         if (ctx.pgmap)
916                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
917         return i ? i : ret;
918 }
919
920 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
921                               unsigned int fault_flags)
922 {
923         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
924         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
925         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
926
927         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
928                 return false;
929
930         /*
931          * The architecture might have a hardware protection
932          * mechanism other than read/write that can deny access.
933          *
934          * gup always represents data access, not instruction
935          * fetches, so execute=false here:
936          */
937         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
938                 return false;
939
940         return true;
941 }
942
943 /*
944  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
945  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
946  *              NULL if faults are not to be recorded.
947  * @mm:         mm_struct of target mm
948  * @address:    user address
949  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
950  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
951  *              does not allow retry
952  *
953  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
954  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
955  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
956  * trying again.
957  *
958  * Typically this is meant to be used by the futex code.
959  *
960  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
961  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
962  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
963  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
964  *
965  * This is important for some architectures where those bits also gate the
966  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
967  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
968  * succeed.
969  *
970  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
971  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
972  */
973 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
974                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
975                      bool *unlocked)
976 {
977         struct vm_area_struct *vma;
978         vm_fault_t ret, major = 0;
979
980         address = untagged_addr(address);
981
982         if (unlocked)
983                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
984
985 retry:
986         vma = find_extend_vma(mm, address);
987         if (!vma || address < vma->vm_start)
988                 return -EFAULT;
989
990         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
991                 return -EFAULT;
992
993         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
994         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
995         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
996                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
997
998                 if (err)
999                         return err;
1000                 BUG();
1001         }
1002
1003         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1004                 down_read(&mm->mmap_sem);
1005                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
1006                         *unlocked = true;
1007                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1008                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1009                         goto retry;
1010                 }
1011         }
1012
1013         if (tsk) {
1014                 if (major)
1015                         tsk->maj_flt++;
1016                 else
1017                         tsk->min_flt++;
1018         }
1019         return 0;
1020 }
1021 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1022
1023 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1024                                                 struct mm_struct *mm,
1025                                                 unsigned long start,
1026                                                 unsigned long nr_pages,
1027                                                 struct page **pages,
1028                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1029                                                 int *locked,
1030                                                 unsigned int flags)
1031 {
1032         long ret, pages_done;
1033         bool lock_dropped;
1034
1035         if (locked) {
1036                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1037                 BUG_ON(vmas);
1038                 /* check caller initialized locked */
1039                 BUG_ON(*locked != 1);
1040         }
1041
1042         /*
1043          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1044          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1045          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1046          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1047          *
1048          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1049          * that here, as any failures will be obvious enough.
1050          */
1051         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1052                 flags |= FOLL_GET;
1053
1054         pages_done = 0;
1055         lock_dropped = false;
1056         for (;;) {
1057                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1058                                        vmas, locked);
1059                 if (!locked)
1060                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1061                         return ret;
1062
1063                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1064                 if (!*locked) {
1065                         BUG_ON(ret < 0);
1066                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1067                 }
1068
1069                 if (ret > 0) {
1070                         nr_pages -= ret;
1071                         pages_done += ret;
1072                         if (!nr_pages)
1073                                 break;
1074                 }
1075                 if (*locked) {
1076                         /*
1077                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1078                          * FOLL_NOWAIT.
1079                          */
1080                         if (!pages_done)
1081                                 pages_done = ret;
1082                         break;
1083                 }
1084                 /*
1085                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1086                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1087                  */
1088                 if (likely(pages))
1089                         pages += ret;
1090                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1091
1092                 /*
1093                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1094                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1095                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1096                  */
1097                 *locked = 1;
1098                 lock_dropped = true;
1099                 down_read(&mm->mmap_sem);
1100                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1101                                        pages, NULL, NULL);
1102                 if (ret != 1) {
1103                         BUG_ON(ret > 1);
1104                         if (!pages_done)
1105                                 pages_done = ret;
1106                         break;
1107                 }
1108                 nr_pages--;
1109                 pages_done++;
1110                 if (!nr_pages)
1111                         break;
1112                 if (likely(pages))
1113                         pages++;
1114                 start += PAGE_SIZE;
1115         }
1116         if (lock_dropped && *locked) {
1117                 /*
1118                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1119                  * and so the critical section protected by it was lost.
1120                  */
1121                 up_read(&mm->mmap_sem);
1122                 *locked = 0;
1123         }
1124         return pages_done;
1125 }
1126
1127 /**
1128  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1129  * @vma:   target vma
1130  * @start: start address
1131  * @end:   end address
1132  * @nonblocking:
1133  *
1134  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1135  *
1136  * return 0 on success, negative error code on error.
1137  *
1138  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1139  *
1140  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1141  * be unperturbed.
1142  *
1143  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1144  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1145  */
1146 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1147                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1148 {
1149         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1150         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1151         int gup_flags;
1152
1153         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1154         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1155         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1156         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1157         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1158
1159         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1160         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1161                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1162         /*
1163          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1164          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1165          * and we would not want to dirty them for nothing.
1166          */
1167         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1168                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1169
1170         /*
1171          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1172          * other than PROT_NONE.
1173          */
1174         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1175                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1176
1177         /*
1178          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1179          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1180          */
1181         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1182                                 NULL, NULL, nonblocking);
1183 }
1184
1185 /*
1186  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1187  *
1188  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1189  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1190  * mmap_sem must not be held.
1191  */
1192 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1193 {
1194         struct mm_struct *mm = current->mm;
1195         unsigned long end, nstart, nend;
1196         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1197         int locked = 0;
1198         long ret = 0;
1199
1200         end = start + len;
1201
1202         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1203                 /*
1204                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1205                  * Find first corresponding VMA.
1206                  */
1207                 if (!locked) {
1208                         locked = 1;
1209                         down_read(&mm->mmap_sem);
1210                         vma = find_vma(mm, nstart);
1211                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1212                         vma = vma->vm_next;
1213                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1214                         break;
1215                 /*
1216                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1217                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1218                  */
1219                 nend = min(end, vma->vm_end);
1220                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1221                         continue;
1222                 if (nstart < vma->vm_start)
1223                         nstart = vma->vm_start;
1224                 /*
1225                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1226                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1227                  * if the vma was already munlocked.
1228                  */
1229                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1230                 if (ret < 0) {
1231                         if (ignore_errors) {
1232                                 ret = 0;
1233                                 continue;       /* continue at next VMA */
1234                         }
1235                         break;
1236                 }
1237                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1238                 ret = 0;
1239         }
1240         if (locked)
1241                 up_read(&mm->mmap_sem);
1242         return ret;     /* 0 or negative error code */
1243 }
1244
1245 /**
1246  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1247  * @addr: user address
1248  *
1249  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1250  * to be freed afterwards by put_page().
1251  *
1252  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1253  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1254  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1255  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1256  *
1257  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1258  */
1259 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1260 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1261 {
1262         struct vm_area_struct *vma;
1263         struct page *page;
1264
1265         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1266                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1267                              NULL) < 1)
1268                 return NULL;
1269         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1270         return page;
1271 }
1272 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1273 #else /* CONFIG_MMU */
1274 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1275                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1276                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1277                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1278                 unsigned int foll_flags)
1279 {
1280         struct vm_area_struct *vma;
1281         unsigned long vm_flags;
1282         int i;
1283
1284         /* calculate required read or write permissions.
1285          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1286          */
1287         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1288                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1289         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1290                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1291
1292         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1293                 vma = find_vma(mm, start);
1294                 if (!vma)
1295                         goto finish_or_fault;
1296
1297                 /* protect what we can, including chardevs */
1298                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1299                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1300                         goto finish_or_fault;
1301
1302                 if (pages) {
1303                         pages[i] = virt_to_page(start);
1304                         if (pages[i])
1305                                 get_page(pages[i]);
1306                 }
1307                 if (vmas)
1308                         vmas[i] = vma;
1309                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1310         }
1311
1312         return i;
1313
1314 finish_or_fault:
1315         return i ? : -EFAULT;
1316 }
1317 #endif /* !CONFIG_MMU */
1318
1319 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1320 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1321 {
1322         long i;
1323         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1324
1325         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1326                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1327
1328                 if (vma == vma_prev)
1329                         continue;
1330
1331                 vma_prev = vma;
1332
1333                 if (vma_is_fsdax(vma))
1334                         return true;
1335         }
1336         return false;
1337 }
1338
1339 #ifdef CONFIG_CMA
1340 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1341 {
1342         /*
1343          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1344          * as the source page.
1345          */
1346         int nid = page_to_nid(page);
1347         /*
1348          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1349          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1350          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1351          * in some case these nodes will have really less non movable
1352          * allocation memory.
1353          */
1354         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1355
1356         if (PageHighMem(page))
1357                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1358
1359 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1360         if (PageHuge(page)) {
1361                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1362                 /*
1363                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1364                  * mostly be from the CMA region.
1365                  */
1366                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1367         }
1368 #endif
1369         if (PageTransHuge(page)) {
1370                 struct page *thp;
1371                 /*
1372                  * ignore allocation failure warnings
1373                  */
1374                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1375
1376                 /*
1377                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1378                  * CMA area again.
1379                  */
1380                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1381                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1382                 if (!thp)
1383                         return NULL;
1384                 prep_transhuge_page(thp);
1385                 return thp;
1386         }
1387
1388         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1389 }
1390
1391 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1392                                         struct mm_struct *mm,
1393                                         unsigned long start,
1394                                         unsigned long nr_pages,
1395                                         struct page **pages,
1396                                         struct vm_area_struct **vmas,
1397                                         unsigned int gup_flags)
1398 {
1399         unsigned long i;
1400         unsigned long step;
1401         bool drain_allow = true;
1402         bool migrate_allow = true;
1403         LIST_HEAD(cma_page_list);
1404         long ret = nr_pages;
1405
1406 check_again:
1407         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1408
1409                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1410
1411                 /*
1412                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1413                  * part.
1414                  */
1415                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1416                 /*
1417                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1418                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1419                  * of the CMA zone if possible.
1420                  */
1421                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1422                         if (PageHuge(head))
1423                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1424                         else {
1425                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1426                                         lru_add_drain_all();
1427                                         drain_allow = false;
1428                                 }
1429
1430                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1431                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1432                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1433                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1434                                                             page_is_file_cache(head),
1435                                                             hpage_nr_pages(head));
1436                                 }
1437                         }
1438                 }
1439
1440                 i += step;
1441         }
1442
1443         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1444                 /*
1445                  * drop the above get_user_pages reference.
1446                  */
1447                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1448                         put_page(pages[i]);
1449
1450                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1451                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1452                         /*
1453                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1454                          * without migration.
1455                          */
1456                         migrate_allow = false;
1457
1458                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1459                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1460                 }
1461                 /*
1462                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1463                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1464                  * earlier.
1465                  */
1466                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1467                                                    pages, vmas, NULL,
1468                                                    gup_flags);
1469
1470                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1471                         nr_pages = ret;
1472                         drain_allow = true;
1473                         goto check_again;
1474                 }
1475         }
1476
1477         return ret;
1478 }
1479 #else
1480 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1481                                         struct mm_struct *mm,
1482                                         unsigned long start,
1483                                         unsigned long nr_pages,
1484                                         struct page **pages,
1485                                         struct vm_area_struct **vmas,
1486                                         unsigned int gup_flags)
1487 {
1488         return nr_pages;
1489 }
1490 #endif /* CONFIG_CMA */
1491
1492 /*
1493  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1494  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1495  */
1496 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1497                                   struct mm_struct *mm,
1498                                   unsigned long start,
1499                                   unsigned long nr_pages,
1500                                   struct page **pages,
1501                                   struct vm_area_struct **vmas,
1502                                   unsigned int gup_flags)
1503 {
1504         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1505         unsigned long flags = 0;
1506         long rc, i;
1507
1508         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1509                 if (!pages)
1510                         return -EINVAL;
1511
1512                 if (!vmas_tmp) {
1513                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1514                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1515                                            GFP_KERNEL);
1516                         if (!vmas_tmp)
1517                                 return -ENOMEM;
1518                 }
1519                 flags = memalloc_nocma_save();
1520         }
1521
1522         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1523                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1524
1525         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1526                 memalloc_nocma_restore(flags);
1527                 if (rc < 0)
1528                         goto out;
1529
1530                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1531                         for (i = 0; i < rc; i++)
1532                                 put_page(pages[i]);
1533                         rc = -EOPNOTSUPP;
1534                         goto out;
1535                 }
1536
1537                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1538                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1539         }
1540
1541 out:
1542         if (vmas_tmp != vmas)
1543                 kfree(vmas_tmp);
1544         return rc;
1545 }
1546 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1547 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1548                                                   struct mm_struct *mm,
1549                                                   unsigned long start,
1550                                                   unsigned long nr_pages,
1551                                                   struct page **pages,
1552                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1553                                                   unsigned int flags)
1554 {
1555         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1556                                        NULL, flags);
1557 }
1558 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1559
1560 /*
1561  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1562  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1563  *              NULL if faults are not to be recorded.
1564  * @mm:         mm_struct of target mm
1565  * @start:      starting user address
1566  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1567  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1568  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1569  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1570  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1571  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1572  *              Or NULL if the caller does not require them.
1573  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1574  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1575  *              utilised. Lock must initially be held.
1576  *
1577  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1578  * number requested), or an error. Details about the return value:
1579  *
1580  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1581  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1582  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1583  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1584  *
1585  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1586  *
1587  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1588  *
1589  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1590  *
1591  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1592  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1593  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1594  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1595  *
1596  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1597  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1598  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1599  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1600  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1601  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1602  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1603  * locks can't be held over the syscall boundary.
1604  *
1605  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1606  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1607  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1608  *
1609  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1610  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1611  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1612  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1613  * use the correct cache flushing APIs.
1614  *
1615  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1616  *
1617  * get_user_pages should be phased out in favor of
1618  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1619  * should use get_user_pages because it cannot pass
1620  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1621  */
1622 #ifdef CONFIG_MMU
1623 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1624                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1625                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1626                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1627 {
1628         /*
1629          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1630          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1631          */
1632         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1633                 return -EINVAL;
1634
1635         /*
1636          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1637          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1638          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1639          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1640          * allow what we can.
1641          */
1642         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1643                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1644                         return -EINVAL;
1645                 /*
1646                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1647                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1648                  */
1649                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1650                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1651                                              FOLL_REMOTE);
1652         }
1653
1654         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1655                                        locked,
1656                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1657 }
1658 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1659
1660 #else /* CONFIG_MMU */
1661 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1662                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1663                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1664                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1665 {
1666         return 0;
1667 }
1668 #endif /* !CONFIG_MMU */
1669
1670 /*
1671  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1672  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1673  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1674  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1675  * FOLL_REMOTE in here.
1676  */
1677 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1678                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1679                 struct vm_area_struct **vmas)
1680 {
1681         /*
1682          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1683          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1684          */
1685         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1686                 return -EINVAL;
1687
1688         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1689                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1690 }
1691 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1692
1693 /*
1694  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1695  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1696  * get_user_pages_unlocked().
1697  *
1698  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1699  *
1700  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1701  *      do_something()
1702  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1703  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1704  *
1705  *  to:
1706  *
1707  *      int locked = 1;
1708  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1709  *      do_something()
1710  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1711  *      if (locked)
1712  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1713  */
1714 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1715                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1716                            int *locked)
1717 {
1718         /*
1719          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1720          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1721          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1722          * disallow this option for now.
1723          */
1724         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1725                 return -EINVAL;
1726
1727         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1728                                        pages, NULL, locked,
1729                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1730 }
1731 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1732
1733 /*
1734  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1735  *
1736  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1737  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1738  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1739  *
1740  *  with:
1741  *
1742  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1743  *
1744  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1745  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1746  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1747  */
1748 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1749                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1750 {
1751         struct mm_struct *mm = current->mm;
1752         int locked = 1;
1753         long ret;
1754
1755         /*
1756          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1757          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1758          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1759          * disallow this option for now.
1760          */
1761         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1762                 return -EINVAL;
1763
1764         down_read(&mm->mmap_sem);
1765         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1766                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1767         if (locked)
1768                 up_read(&mm->mmap_sem);
1769         return ret;
1770 }
1771 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1772
1773 /*
1774  * Fast GUP
1775  *
1776  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1777  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1778  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1779  * block any THP splits.
1780  *
1781  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1782  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1783  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1784  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1785  *
1786  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1787  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1788  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1789  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1790  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1791  *
1792  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1793  * are currently made:
1794  *
1795  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1796  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1797  *
1798  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1799  *
1800  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1801  *
1802  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1803  *
1804  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1805  */
1806 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1807 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1808 /*
1809  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1810  *
1811  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1812  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1813  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1814  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1815  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1816  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1817  * that we are blocking by holding interrupts off.
1818  *
1819  * Setting ptes from not present to present goes:
1820  *
1821  *   ptep->pte_high = h;
1822  *   smp_wmb();
1823  *   ptep->pte_low = l;
1824  *
1825  * And present to not present goes:
1826  *
1827  *   ptep->pte_low = 0;
1828  *   smp_wmb();
1829  *   ptep->pte_high = 0;
1830  *
1831  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1832  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1833  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1834  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1835  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1836  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1837  * operates on present ptes we're safe.
1838  */
1839 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1840 {
1841         pte_t pte;
1842
1843         do {
1844                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1845                 smp_rmb();
1846                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1847                 smp_rmb();
1848         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1849
1850         return pte;
1851 }
1852 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1853 /*
1854  * We require that the PTE can be read atomically.
1855  */
1856 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1857 {
1858         return READ_ONCE(*ptep);
1859 }
1860 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1861
1862 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
1863                                             struct page **pages)
1864 {
1865         while ((*nr) - nr_start) {
1866                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1867
1868                 ClearPageReferenced(page);
1869                 put_page(page);
1870         }
1871 }
1872
1873 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1874 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1875                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1876 {
1877         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1878         int nr_start = *nr, ret = 0;
1879         pte_t *ptep, *ptem;
1880
1881         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1882         do {
1883                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1884                 struct page *head, *page;
1885
1886                 /*
1887                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1888                  * path using the pte_protnone check.
1889                  */
1890                 if (pte_protnone(pte))
1891                         goto pte_unmap;
1892
1893                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1894                         goto pte_unmap;
1895
1896                 if (pte_devmap(pte)) {
1897                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1898                                 goto pte_unmap;
1899
1900                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1901                         if (unlikely(!pgmap)) {
1902                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1903                                 goto pte_unmap;
1904                         }
1905                 } else if (pte_special(pte))
1906                         goto pte_unmap;
1907
1908                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1909                 page = pte_page(pte);
1910
1911                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1912                 if (!head)
1913                         goto pte_unmap;
1914
1915                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1916                         put_page(head);
1917                         goto pte_unmap;
1918                 }
1919
1920                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1921
1922                 SetPageReferenced(page);
1923                 pages[*nr] = page;
1924                 (*nr)++;
1925
1926         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1927
1928         ret = 1;
1929
1930 pte_unmap:
1931         if (pgmap)
1932                 put_dev_pagemap(pgmap);
1933         pte_unmap(ptem);
1934         return ret;
1935 }
1936 #else
1937
1938 /*
1939  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1940  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1941  * to be special.
1942  *
1943  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1944  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1945  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1946  */
1947 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1948                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1949 {
1950         return 0;
1951 }
1952 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1953
1954 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1955 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1956                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1957 {
1958         int nr_start = *nr;
1959         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1960
1961         do {
1962                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1963
1964                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1965                 if (unlikely(!pgmap)) {
1966                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1967                         return 0;
1968                 }
1969                 SetPageReferenced(page);
1970                 pages[*nr] = page;
1971                 get_page(page);
1972                 (*nr)++;
1973                 pfn++;
1974         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1975
1976         if (pgmap)
1977                 put_dev_pagemap(pgmap);
1978         return 1;
1979 }
1980
1981 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1982                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1983 {
1984         unsigned long fault_pfn;
1985         int nr_start = *nr;
1986
1987         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1988         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1989                 return 0;
1990
1991         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1992                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1993                 return 0;
1994         }
1995         return 1;
1996 }
1997
1998 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1999                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
2000 {
2001         unsigned long fault_pfn;
2002         int nr_start = *nr;
2003
2004         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2005         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
2006                 return 0;
2007
2008         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2009                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
2010                 return 0;
2011         }
2012         return 1;
2013 }
2014 #else
2015 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2016                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
2017 {
2018         BUILD_BUG();
2019         return 0;
2020 }
2021
2022 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2023                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
2024 {
2025         BUILD_BUG();
2026         return 0;
2027 }
2028 #endif
2029
2030 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2031                            unsigned long end, struct page **pages)
2032 {
2033         int nr;
2034
2035         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2036                 pages[nr++] = page++;
2037
2038         return nr;
2039 }
2040
2041 static void put_compound_head(struct page *page, int refs)
2042 {
2043         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2044         /*
2045          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2046          * ref needs a put_page().
2047          */
2048         if (refs > 1)
2049                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2050         put_page(page);
2051 }
2052
2053 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2054 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2055                                       unsigned long sz)
2056 {
2057         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2058         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2059 }
2060
2061 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2062                        unsigned long end, unsigned int flags,
2063                        struct page **pages, int *nr)
2064 {
2065         unsigned long pte_end;
2066         struct page *head, *page;
2067         pte_t pte;
2068         int refs;
2069
2070         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2071         if (pte_end < end)
2072                 end = pte_end;
2073
2074         pte = READ_ONCE(*ptep);
2075
2076         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2077                 return 0;
2078
2079         /* hugepages are never "special" */
2080         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2081
2082         head = pte_page(pte);
2083         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2084         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2085
2086         head = try_get_compound_head(head, refs);
2087         if (!head)
2088                 return 0;
2089
2090         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2091                 put_compound_head(head, refs);
2092                 return 0;
2093         }
2094
2095         *nr += refs;
2096         SetPageReferenced(head);
2097         return 1;
2098 }
2099
2100 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2101                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2102                 struct page **pages, int *nr)
2103 {
2104         pte_t *ptep;
2105         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2106         unsigned long next;
2107
2108         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2109         do {
2110                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2111                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2112                         return 0;
2113         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2114
2115         return 1;
2116 }
2117 #else
2118 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2119                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2120                 struct page **pages, int *nr)
2121 {
2122         return 0;
2123 }
2124 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2125
2126 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2127                         unsigned long end, unsigned int flags,
2128                         struct page **pages, int *nr)
2129 {
2130         struct page *head, *page;
2131         int refs;
2132
2133         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2134                 return 0;
2135
2136         if (pmd_devmap(orig)) {
2137                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2138                         return 0;
2139                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2140         }
2141
2142         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2143         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2144
2145         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2146         if (!head)
2147                 return 0;
2148
2149         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2150                 put_compound_head(head, refs);
2151                 return 0;
2152         }
2153
2154         *nr += refs;
2155         SetPageReferenced(head);
2156         return 1;
2157 }
2158
2159 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2160                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2161 {
2162         struct page *head, *page;
2163         int refs;
2164
2165         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2166                 return 0;
2167
2168         if (pud_devmap(orig)) {
2169                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2170                         return 0;
2171                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2172         }
2173
2174         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2175         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2176
2177         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2178         if (!head)
2179                 return 0;
2180
2181         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2182                 put_compound_head(head, refs);
2183                 return 0;
2184         }
2185
2186         *nr += refs;
2187         SetPageReferenced(head);
2188         return 1;
2189 }
2190
2191 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2192                         unsigned long end, unsigned int flags,
2193                         struct page **pages, int *nr)
2194 {
2195         int refs;
2196         struct page *head, *page;
2197
2198         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2199                 return 0;
2200
2201         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2202
2203         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2204         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2205
2206         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2207         if (!head)
2208                 return 0;
2209
2210         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2211                 put_compound_head(head, refs);
2212                 return 0;
2213         }
2214
2215         *nr += refs;
2216         SetPageReferenced(head);
2217         return 1;
2218 }
2219
2220 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2221                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2222 {
2223         unsigned long next;
2224         pmd_t *pmdp;
2225
2226         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2227         do {
2228                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2229
2230                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2231                 if (!pmd_present(pmd))
2232                         return 0;
2233
2234                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2235                              pmd_devmap(pmd))) {
2236                         /*
2237                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2238                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2239                          * can be serialised against THP migration.
2240                          */
2241                         if (pmd_protnone(pmd))
2242                                 return 0;
2243
2244                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2245                                 pages, nr))
2246                                 return 0;
2247
2248                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2249                         /*
2250                          * architecture have different format for hugetlbfs
2251                          * pmd format and THP pmd format
2252                          */
2253                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2254                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2255                                 return 0;
2256                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2257                         return 0;
2258         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2259
2260         return 1;
2261 }
2262
2263 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2264                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2265 {
2266         unsigned long next;
2267         pud_t *pudp;
2268
2269         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2270         do {
2271                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2272
2273                 next = pud_addr_end(addr, end);
2274                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2275                         return 0;
2276                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2277                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2278                                           pages, nr))
2279                                 return 0;
2280                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2281                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2282                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2283                                 return 0;
2284                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2285                         return 0;
2286         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2287
2288         return 1;
2289 }
2290
2291 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2292                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2293 {
2294         unsigned long next;
2295         p4d_t *p4dp;
2296
2297         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2298         do {
2299                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2300
2301                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2302                 if (p4d_none(p4d))
2303                         return 0;
2304                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2305                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2306                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2307                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2308                                 return 0;
2309                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2310                         return 0;
2311         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2312
2313         return 1;
2314 }
2315
2316 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2317                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2318 {
2319         unsigned long next;
2320         pgd_t *pgdp;
2321
2322         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2323         do {
2324                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2325
2326                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2327                 if (pgd_none(pgd))
2328                         return;
2329                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2330                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2331                                           pages, nr))
2332                                 return;
2333                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2334                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2335                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2336                                 return;
2337                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2338                         return;
2339         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2340 }
2341 #else
2342 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2343                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2344 {
2345 }
2346 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2347
2348 #ifndef gup_fast_permitted
2349 /*
2350  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2351  * we need to fall back to the slow version:
2352  */
2353 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2354 {
2355         return true;
2356 }
2357 #endif
2358
2359 /*
2360  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2361  * the regular GUP.
2362  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2363  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2364  *
2365  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2366  * pages pinned.
2367  */
2368 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2369                           struct page **pages)
2370 {
2371         unsigned long len, end;
2372         unsigned long flags;
2373         int nr = 0;
2374
2375         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2376         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2377         end = start + len;
2378
2379         if (end <= start)
2380                 return 0;
2381         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2382                 return 0;
2383
2384         /*
2385          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2386          * interrupts disabled by get_futex_key.
2387          *
2388          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2389          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2390          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2391          *
2392          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2393          * block IPIs that come from THPs splitting.
2394          */
2395
2396         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2397             gup_fast_permitted(start, end)) {
2398                 local_irq_save(flags);
2399                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2400                 local_irq_restore(flags);
2401         }
2402
2403         return nr;
2404 }
2405 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2406
2407 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2408                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2409 {
2410         int ret;
2411
2412         /*
2413          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2414          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2415          */
2416         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2417                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2418                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2419                                             start, nr_pages,
2420                                             pages, NULL, gup_flags);
2421                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2422         } else {
2423                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2424                                               pages, gup_flags);
2425         }
2426
2427         return ret;
2428 }
2429
2430 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2431                                         unsigned int gup_flags,
2432                                         struct page **pages)
2433 {
2434         unsigned long addr, len, end;
2435         int nr = 0, ret = 0;
2436
2437         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2438                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN)))
2439                 return -EINVAL;
2440
2441         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2442         addr = start;
2443         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2444         end = start + len;
2445
2446         if (end <= start)
2447                 return 0;
2448         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2449                 return -EFAULT;
2450
2451         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2452             gup_fast_permitted(start, end)) {
2453                 local_irq_disable();
2454                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr);
2455                 local_irq_enable();
2456                 ret = nr;
2457         }
2458
2459         if (nr < nr_pages) {
2460                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2461                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2462                 pages += nr;
2463
2464                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2465                                               gup_flags, pages);
2466
2467                 /* Have to be a bit careful with return values */
2468                 if (nr > 0) {
2469                         if (ret < 0)
2470                                 ret = nr;
2471                         else
2472                                 ret += nr;
2473                 }
2474         }
2475
2476         return ret;
2477 }
2478
2479 /**
2480  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2481  * @start:      starting user address
2482  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2483  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2484  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2485  *              Should be at least nr_pages long.
2486  *
2487  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2488  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2489  * calling get_user_pages().
2490  *
2491  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2492  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2493  * -errno.
2494  */
2495 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2496                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2497 {
2498         /*
2499          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2500          * never directly by the caller, so enforce that:
2501          */
2502         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2503                 return -EINVAL;
2504
2505         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2506 }
2507 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2508
2509 /**
2510  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2511  *
2512  * For now, this is a placeholder function, until various call sites are
2513  * converted to use the correct get_user_pages*() or pin_user_pages*() API. So,
2514  * this is identical to get_user_pages_fast().
2515  *
2516  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2517  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2518  */
2519 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2520                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2521 {
2522         /*
2523          * This is a placeholder, until the pin functionality is activated.
2524          * Until then, just behave like the corresponding get_user_pages*()
2525          * routine.
2526          */
2527         return get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2528 }
2529 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2530
2531 /**
2532  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2533  *
2534  * For now, this is a placeholder function, until various call sites are
2535  * converted to use the correct get_user_pages*() or pin_user_pages*() API. So,
2536  * this is identical to get_user_pages_remote().
2537  *
2538  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2539  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2540  */
2541 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2542                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2543                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2544                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2545 {
2546         /*
2547          * This is a placeholder, until the pin functionality is activated.
2548          * Until then, just behave like the corresponding get_user_pages*()
2549          * routine.
2550          */
2551         return get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags, pages,
2552                                      vmas, locked);
2553 }
2554 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2555
2556 /**
2557  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2558  *
2559  * For now, this is a placeholder function, until various call sites are
2560  * converted to use the correct get_user_pages*() or pin_user_pages*() API. So,
2561  * this is identical to get_user_pages().
2562  *
2563  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2564  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2565  */
2566 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2567                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2568                     struct vm_area_struct **vmas)
2569 {
2570         /*
2571          * This is a placeholder, until the pin functionality is activated.
2572          * Until then, just behave like the corresponding get_user_pages*()
2573          * routine.
2574          */
2575         return get_user_pages(start, nr_pages, gup_flags, pages, vmas);
2576 }
2577 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);