Merge branch 'kvm-5.19-early-fixes' into HEAD
[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 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
33                                              unsigned long npages)
34 {
35         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
36                 return;
37
38         /*
39          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
40          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
41          * stick around until the page is freed.
42          *
43          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
44          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
45          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
46          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
47          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
48          * neither is the case, there is certainly something wrong.
49          */
50         for (; npages; npages--, pages++) {
51                 struct page *page = *pages;
52                 struct folio *folio = page_folio(page);
53
54                 if (!folio_test_anon(folio))
55                         continue;
56                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
57                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
58                 else
59                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
60                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
61                                        !PageAnonExclusive(page), page);
62         }
63 }
64
65 /*
66  * Return the folio with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct folio *folio;
72
73 retry:
74         folio = page_folio(page);
75         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
76                 return NULL;
77         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
78                 return NULL;
79
80         /*
81          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
82          * could be that between calling page_folio() and the refcount
83          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
84          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
85          * we were given anymore.
86          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
87          * belongs to this folio.
88          */
89         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
90                 folio_put_refs(folio, refs);
91                 goto retry;
92         }
93
94         return folio;
95 }
96
97 /**
98  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
99  * @page:  pointer to page to be grabbed
100  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
101  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
102  *
103  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
104  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
105  *
106  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
107  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
108  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
109  *
110  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
111  *
112  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
113  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
116  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
117  *
118  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
119  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
120  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
121  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
122  */
123 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
124 {
125         if (flags & FOLL_GET)
126                 return try_get_folio(page, refs);
127         else if (flags & FOLL_PIN) {
128                 struct folio *folio;
129
130                 /*
131                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
132                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
133                  * path.
134                  */
135                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
136                              !is_pinnable_page(page)))
137                         return NULL;
138
139                 /*
140                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
141                  * point, the result won't be stable.
142                  */
143                 folio = try_get_folio(page, refs);
144                 if (!folio)
145                         return NULL;
146
147                 /*
148                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
149                  *
150                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
151                  * refcount field at least once, so that the folio really
152                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
153                  * try_get_folio() is left intact.
154                  */
155                 if (folio_test_large(folio))
156                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
157                 else
158                         folio_ref_add(folio,
159                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
160                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
161
162                 return folio;
163         }
164
165         WARN_ON_ONCE(1);
166         return NULL;
167 }
168
169 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
170 {
171         if (flags & FOLL_PIN) {
172                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
173                 if (folio_test_large(folio))
174                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
175                 else
176                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
177         }
178
179         folio_put_refs(folio, refs);
180 }
181
182 /**
183  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
184  * @page:    pointer to page to be grabbed
185  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
186  *
187  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
188  *
189  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
190  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
191  *
192  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
193  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
194  * "refs=1".
195  *
196  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
197  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
198  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
199  */
200 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
201 {
202         struct folio *folio = page_folio(page);
203
204         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
205         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
206                 return false;
207
208         if (flags & FOLL_GET)
209                 folio_ref_inc(folio);
210         else if (flags & FOLL_PIN) {
211                 /*
212                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
213                  * increment the normal page refcount field at least once,
214                  * so that the page really is pinned.
215                  */
216                 if (folio_test_large(folio)) {
217                         folio_ref_add(folio, 1);
218                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
219                 } else {
220                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
221                 }
222
223                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
224         }
225
226         return true;
227 }
228
229 /**
230  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
231  * @page:            pointer to page to be released
232  *
233  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
234  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
235  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
236  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
237  */
238 void unpin_user_page(struct page *page)
239 {
240         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
241         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
244
245 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
246                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
247 {
248         struct page *next = nth_page(start, i);
249         struct folio *folio = page_folio(next);
250         unsigned int nr = 1;
251
252         if (folio_test_large(folio))
253                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
254                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
255
256         *ntails = nr;
257         return folio;
258 }
259
260 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
261                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
262 {
263         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
264         unsigned int nr;
265
266         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
267                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
268                         break;
269         }
270
271         *ntails = nr - i;
272         return folio;
273 }
274
275 /**
276  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
277  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
278  * @npages: number of pages in the @pages array.
279  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
280  *
281  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
282  * variants called on that page.
283  *
284  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
285  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
286  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
287  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
288  *
289  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
290  *
291  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
292  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
293  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
294  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
295  *
296  */
297 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
298                                  bool make_dirty)
299 {
300         unsigned long i;
301         struct folio *folio;
302         unsigned int nr;
303
304         if (!make_dirty) {
305                 unpin_user_pages(pages, npages);
306                 return;
307         }
308
309         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
310         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
311                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
312                 /*
313                  * Checking PageDirty at this point may race with
314                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
315                  * cases:
316                  *
317                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
318                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
319                  * because clear_page_dirty_for_io() called
320                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
321                  * However, now the page is going to get written back,
322                  * which meets the original intention of setting it
323                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
324                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
325                  * back.
326                  *
327                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
328                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
329                  * written back, so it gets written back again in the
330                  * next writeback cycle. This is harmless.
331                  */
332                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
333                         folio_lock(folio);
334                         folio_mark_dirty(folio);
335                         folio_unlock(folio);
336                 }
337                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
338         }
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
341
342 /**
343  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
344  * gup-pinned page range
345  *
346  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
347  * @npages: number of consecutive pages to release.
348  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
349  *
350  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
351  * pin_user_pages() variants called on that page.
352  *
353  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
354  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
355  * page range was previously listed as clean.
356  *
357  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
358  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
359  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
360  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
361  *
362  */
363 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
364                                       bool make_dirty)
365 {
366         unsigned long i;
367         struct folio *folio;
368         unsigned int nr;
369
370         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
371                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
372                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
373                         folio_lock(folio);
374                         folio_mark_dirty(folio);
375                         folio_unlock(folio);
376                 }
377                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
378         }
379 }
380 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
381
382 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
383 {
384         unsigned long i;
385         struct folio *folio;
386         unsigned int nr;
387
388         /*
389          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
390          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
391          * which is why we're unpinning after all.
392          */
393         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
394                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
395                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
396         }
397 }
398
399 /**
400  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
401  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
402  * @npages: number of pages in the @pages array.
403  *
404  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
405  *
406  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
407  */
408 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
409 {
410         unsigned long i;
411         struct folio *folio;
412         unsigned int nr;
413
414         /*
415          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
416          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
417          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
418          */
419         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
420                 return;
421
422         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
423         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
424                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
425                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
426         }
427 }
428 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
429
430 /*
431  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
432  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
433  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
434  */
435 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
436 {
437         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
438                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
439 }
440
441 #ifdef CONFIG_MMU
442 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
443                 unsigned int flags)
444 {
445         /*
446          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
447          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
448          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
449          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
450          * But we can only make this optimization where a hole would surely
451          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
452          */
453         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
454                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
455                 return ERR_PTR(-EFAULT);
456         return NULL;
457 }
458
459 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
460                 pte_t *pte, unsigned int flags)
461 {
462         if (flags & FOLL_TOUCH) {
463                 pte_t entry = *pte;
464
465                 if (flags & FOLL_WRITE)
466                         entry = pte_mkdirty(entry);
467                 entry = pte_mkyoung(entry);
468
469                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
470                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
471                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
472                 }
473         }
474
475         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
476         return -EEXIST;
477 }
478
479 /*
480  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
481  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
482  */
483 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
484 {
485         return pte_write(pte) ||
486                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
487 }
488
489 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
490                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
491                 struct dev_pagemap **pgmap)
492 {
493         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
494         struct page *page;
495         spinlock_t *ptl;
496         pte_t *ptep, pte;
497         int ret;
498
499         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
500         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
501                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
502                 return ERR_PTR(-EINVAL);
503 retry:
504         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
505                 return no_page_table(vma, flags);
506
507         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
508         pte = *ptep;
509         if (!pte_present(pte)) {
510                 swp_entry_t entry;
511                 /*
512                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
513                  * even while it is being migrated, so for that case we
514                  * need migration_entry_wait().
515                  */
516                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
517                         goto no_page;
518                 if (pte_none(pte))
519                         goto no_page;
520                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
521                 if (!is_migration_entry(entry))
522                         goto no_page;
523                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
524                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
525                 goto retry;
526         }
527         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
528                 goto no_page;
529         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
530                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
531                 return NULL;
532         }
533
534         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
535         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
536                 /*
537                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
538                  * case since they are only valid while holding the pgmap
539                  * reference.
540                  */
541                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
542                 if (*pgmap)
543                         page = pte_page(pte);
544                 else
545                         goto no_page;
546         } else if (unlikely(!page)) {
547                 if (flags & FOLL_DUMP) {
548                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
549                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
550                         goto out;
551                 }
552
553                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
554                         page = pte_page(pte);
555                 } else {
556                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
557                         page = ERR_PTR(ret);
558                         goto out;
559                 }
560         }
561
562         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
563                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
564                 goto out;
565         }
566
567         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
568                        !PageAnonExclusive(page), page);
569
570         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
571         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
572                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
573                 goto out;
574         }
575         /*
576          * We need to make the page accessible if and only if we are going
577          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
578          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
579          */
580         if (flags & FOLL_PIN) {
581                 ret = arch_make_page_accessible(page);
582                 if (ret) {
583                         unpin_user_page(page);
584                         page = ERR_PTR(ret);
585                         goto out;
586                 }
587         }
588         if (flags & FOLL_TOUCH) {
589                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
590                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
591                         set_page_dirty(page);
592                 /*
593                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
594                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
595                  * mark_page_accessed().
596                  */
597                 mark_page_accessed(page);
598         }
599 out:
600         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
601         return page;
602 no_page:
603         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
604         if (!pte_none(pte))
605                 return NULL;
606         return no_page_table(vma, flags);
607 }
608
609 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
610                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
611                                     unsigned int flags,
612                                     struct follow_page_context *ctx)
613 {
614         pmd_t *pmd, pmdval;
615         spinlock_t *ptl;
616         struct page *page;
617         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
618
619         pmd = pmd_offset(pudp, address);
620         /*
621          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
622          * on the stack so that it will stop changing under the code.
623          */
624         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
625         if (pmd_none(pmdval))
626                 return no_page_table(vma, flags);
627         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
628                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
629                 if (page)
630                         return page;
631                 return no_page_table(vma, flags);
632         }
633         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
634                 page = follow_huge_pd(vma, address,
635                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
636                                       PMD_SHIFT);
637                 if (page)
638                         return page;
639                 return no_page_table(vma, flags);
640         }
641 retry:
642         if (!pmd_present(pmdval)) {
643                 /*
644                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
645                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
646                  */
647                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
648                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
649
650                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
651                         return no_page_table(vma, flags);
652
653                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
654                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
655                 /*
656                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
657                  * mmap_lock is held in read mode
658                  */
659                 if (pmd_none(pmdval))
660                         return no_page_table(vma, flags);
661                 goto retry;
662         }
663         if (pmd_devmap(pmdval)) {
664                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
665                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
666                 spin_unlock(ptl);
667                 if (page)
668                         return page;
669         }
670         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
671                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
672
673         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
674                 return no_page_table(vma, flags);
675
676 retry_locked:
677         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
678         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
679                 spin_unlock(ptl);
680                 return no_page_table(vma, flags);
681         }
682         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
683                 spin_unlock(ptl);
684                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
685                         return no_page_table(vma, flags);
686                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
687                 goto retry_locked;
688         }
689         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
690                 spin_unlock(ptl);
691                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
692         }
693         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
694                 int ret;
695                 page = pmd_page(*pmd);
696                 if (is_huge_zero_page(page)) {
697                         spin_unlock(ptl);
698                         ret = 0;
699                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
700                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
701                                 ret = -EBUSY;
702                 } else {
703                         spin_unlock(ptl);
704                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
705                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
706                 }
707
708                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
709                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
710         }
711         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
712         spin_unlock(ptl);
713         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
714         return page;
715 }
716
717 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
718                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
719                                     unsigned int flags,
720                                     struct follow_page_context *ctx)
721 {
722         pud_t *pud;
723         spinlock_t *ptl;
724         struct page *page;
725         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
726
727         pud = pud_offset(p4dp, address);
728         if (pud_none(*pud))
729                 return no_page_table(vma, flags);
730         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
731                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
732                 if (page)
733                         return page;
734                 return no_page_table(vma, flags);
735         }
736         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
737                 page = follow_huge_pd(vma, address,
738                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
739                                       PUD_SHIFT);
740                 if (page)
741                         return page;
742                 return no_page_table(vma, flags);
743         }
744         if (pud_devmap(*pud)) {
745                 ptl = pud_lock(mm, pud);
746                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
747                 spin_unlock(ptl);
748                 if (page)
749                         return page;
750         }
751         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
752                 return no_page_table(vma, flags);
753
754         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
755 }
756
757 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
758                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
759                                     unsigned int flags,
760                                     struct follow_page_context *ctx)
761 {
762         p4d_t *p4d;
763         struct page *page;
764
765         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
766         if (p4d_none(*p4d))
767                 return no_page_table(vma, flags);
768         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
769         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
770                 return no_page_table(vma, flags);
771
772         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
773                 page = follow_huge_pd(vma, address,
774                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
775                                       P4D_SHIFT);
776                 if (page)
777                         return page;
778                 return no_page_table(vma, flags);
779         }
780         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
781 }
782
783 /**
784  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
785  * @vma: vm_area_struct mapping @address
786  * @address: virtual address to look up
787  * @flags: flags modifying lookup behaviour
788  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
789  *       pointer to output page_mask
790  *
791  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
792  *
793  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
794  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
795  *
796  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
797  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
798  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
799  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
800  *
801  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
802  *
803  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
804  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
805  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
806  */
807 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
808                               unsigned long address, unsigned int flags,
809                               struct follow_page_context *ctx)
810 {
811         pgd_t *pgd;
812         struct page *page;
813         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
814
815         ctx->page_mask = 0;
816
817         /* make this handle hugepd */
818         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
819         if (!IS_ERR(page)) {
820                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
821                 return page;
822         }
823
824         pgd = pgd_offset(mm, address);
825
826         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
827                 return no_page_table(vma, flags);
828
829         if (pgd_huge(*pgd)) {
830                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
831                 if (page)
832                         return page;
833                 return no_page_table(vma, flags);
834         }
835         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
836                 page = follow_huge_pd(vma, address,
837                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
838                                       PGDIR_SHIFT);
839                 if (page)
840                         return page;
841                 return no_page_table(vma, flags);
842         }
843
844         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
845 }
846
847 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
848                          unsigned int foll_flags)
849 {
850         struct follow_page_context ctx = { NULL };
851         struct page *page;
852
853         if (vma_is_secretmem(vma))
854                 return NULL;
855
856         if (foll_flags & FOLL_PIN)
857                 return NULL;
858
859         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
860         if (ctx.pgmap)
861                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
862         return page;
863 }
864
865 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
866                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
867                 struct page **page)
868 {
869         pgd_t *pgd;
870         p4d_t *p4d;
871         pud_t *pud;
872         pmd_t *pmd;
873         pte_t *pte;
874         int ret = -EFAULT;
875
876         /* user gate pages are read-only */
877         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
878                 return -EFAULT;
879         if (address > TASK_SIZE)
880                 pgd = pgd_offset_k(address);
881         else
882                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
883         if (pgd_none(*pgd))
884                 return -EFAULT;
885         p4d = p4d_offset(pgd, address);
886         if (p4d_none(*p4d))
887                 return -EFAULT;
888         pud = pud_offset(p4d, address);
889         if (pud_none(*pud))
890                 return -EFAULT;
891         pmd = pmd_offset(pud, address);
892         if (!pmd_present(*pmd))
893                 return -EFAULT;
894         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
895         pte = pte_offset_map(pmd, address);
896         if (pte_none(*pte))
897                 goto unmap;
898         *vma = get_gate_vma(mm);
899         if (!page)
900                 goto out;
901         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
902         if (!*page) {
903                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
904                         goto unmap;
905                 *page = pte_page(*pte);
906         }
907         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
908                 ret = -ENOMEM;
909                 goto unmap;
910         }
911 out:
912         ret = 0;
913 unmap:
914         pte_unmap(pte);
915         return ret;
916 }
917
918 /*
919  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
920  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
921  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
922  */
923 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
924                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
925                 int *locked)
926 {
927         unsigned int fault_flags = 0;
928         vm_fault_t ret;
929
930         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
931                 return -EFAULT;
932         if (*flags & FOLL_WRITE)
933                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
934         if (*flags & FOLL_REMOTE)
935                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
936         if (locked)
937                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
938         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
939                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
940         if (*flags & FOLL_TRIED) {
941                 /*
942                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
943                  * can co-exist
944                  */
945                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
946         }
947         if (unshare) {
948                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
949                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
950                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
951         }
952
953         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
954         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
955                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
956
957                 if (err)
958                         return err;
959                 BUG();
960         }
961
962         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
963                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
964                         *locked = 0;
965                 return -EBUSY;
966         }
967
968         /*
969          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
970          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
971          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
972          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
973          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
974          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
975          * reCOWed by userspace write).
976          */
977         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
978                 *flags |= FOLL_COW;
979         return 0;
980 }
981
982 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
983 {
984         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
985         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
986         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
987
988         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
989                 return -EFAULT;
990
991         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
992                 return -EFAULT;
993
994         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
995                 return -EOPNOTSUPP;
996
997         if (vma_is_secretmem(vma))
998                 return -EFAULT;
999
1000         if (write) {
1001                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
1002                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1003                                 return -EFAULT;
1004                         /*
1005                          * We used to let the write,force case do COW in a
1006                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1007                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1008                          * executable, without corrupting the file (yet only
1009                          * when that file had been opened for writing!).
1010                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1011                          * just reject it.
1012                          */
1013                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1014                                 return -EFAULT;
1015                 }
1016         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1017                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1018                         return -EFAULT;
1019                 /*
1020                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1021                  * have VM_MAYREAD set?
1022                  */
1023                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1024                         return -EFAULT;
1025         }
1026         /*
1027          * gups are always data accesses, not instruction
1028          * fetches, so execute=false here
1029          */
1030         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1031                 return -EFAULT;
1032         return 0;
1033 }
1034
1035 /**
1036  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1037  * @mm:         mm_struct of target mm
1038  * @start:      starting user address
1039  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1040  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1041  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1042  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1043  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1044  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1045  *              Or NULL if the caller does not require them.
1046  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1047  *
1048  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1049  * number requested), or an error. Details about the return value:
1050  *
1051  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1052  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1053  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1054  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1055  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1056  *
1057  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1058  *
1059  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1060  *
1061  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1062  *
1063  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1064  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1065  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1066  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1067  *
1068  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1069  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1070  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1071  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1072  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1073  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1074  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1075  * locks can't be held over the syscall boundary.
1076  *
1077  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1078  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1079  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1080  * before put_page is called.
1081  *
1082  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1083  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1084  * have FOLL_NOWAIT.
1085  *
1086  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1087  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1088  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1089  * reading or writing and will not be released.
1090  *
1091  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1092  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1093  * you need some special @gup_flags.
1094  */
1095 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1096                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1097                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1098                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1099 {
1100         long ret = 0, i = 0;
1101         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1102         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1103
1104         if (!nr_pages)
1105                 return 0;
1106
1107         start = untagged_addr(start);
1108
1109         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1110
1111         /*
1112          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1113          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1114          * using the address space
1115          */
1116         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1117                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1118
1119         do {
1120                 struct page *page;
1121                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1122                 unsigned int page_increm;
1123
1124                 /* first iteration or cross vma bound */
1125                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1126                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1127                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1128                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1129                                                 gup_flags, &vma,
1130                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1131                                 if (ret)
1132                                         goto out;
1133                                 ctx.page_mask = 0;
1134                                 goto next_page;
1135                         }
1136
1137                         if (!vma) {
1138                                 ret = -EFAULT;
1139                                 goto out;
1140                         }
1141                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1142                         if (ret)
1143                                 goto out;
1144
1145                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1146                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1147                                                 &start, &nr_pages, i,
1148                                                 gup_flags, locked);
1149                                 if (locked && *locked == 0) {
1150                                         /*
1151                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1152                                          * and we've lost mmap_lock.
1153                                          * We must stop here.
1154                                          */
1155                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1156                                         goto out;
1157                                 }
1158                                 continue;
1159                         }
1160                 }
1161 retry:
1162                 /*
1163                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1164                  * potentially allocating memory.
1165                  */
1166                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1167                         ret = -EINTR;
1168                         goto out;
1169                 }
1170                 cond_resched();
1171
1172                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1173                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1174                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1175                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1176                         switch (ret) {
1177                         case 0:
1178                                 goto retry;
1179                         case -EBUSY:
1180                                 ret = 0;
1181                                 fallthrough;
1182                         case -EFAULT:
1183                         case -ENOMEM:
1184                         case -EHWPOISON:
1185                                 goto out;
1186                         }
1187                         BUG();
1188                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1189                         /*
1190                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1191                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1192                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1193                          * for this page.
1194                          */
1195                         if (pages) {
1196                                 ret = PTR_ERR(page);
1197                                 goto out;
1198                         }
1199
1200                         goto next_page;
1201                 } else if (IS_ERR(page)) {
1202                         ret = PTR_ERR(page);
1203                         goto out;
1204                 }
1205                 if (pages) {
1206                         pages[i] = page;
1207                         flush_anon_page(vma, page, start);
1208                         flush_dcache_page(page);
1209                         ctx.page_mask = 0;
1210                 }
1211 next_page:
1212                 if (vmas) {
1213                         vmas[i] = vma;
1214                         ctx.page_mask = 0;
1215                 }
1216                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1217                 if (page_increm > nr_pages)
1218                         page_increm = nr_pages;
1219                 i += page_increm;
1220                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1221                 nr_pages -= page_increm;
1222         } while (nr_pages);
1223 out:
1224         if (ctx.pgmap)
1225                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1226         return i ? i : ret;
1227 }
1228
1229 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1230                               unsigned int fault_flags)
1231 {
1232         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1233         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1234         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1235
1236         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1237                 return false;
1238
1239         /*
1240          * The architecture might have a hardware protection
1241          * mechanism other than read/write that can deny access.
1242          *
1243          * gup always represents data access, not instruction
1244          * fetches, so execute=false here:
1245          */
1246         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1247                 return false;
1248
1249         return true;
1250 }
1251
1252 /**
1253  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1254  * @mm:         mm_struct of target mm
1255  * @address:    user address
1256  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1257  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1258  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1259  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1260  *
1261  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1262  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1263  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1264  * trying again.
1265  *
1266  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1267  *
1268  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1269  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1270  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1271  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1272  *
1273  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1274  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1275  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1276  * succeed.
1277  *
1278  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1279  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1280  */
1281 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1282                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1283                      bool *unlocked)
1284 {
1285         struct vm_area_struct *vma;
1286         vm_fault_t ret;
1287
1288         address = untagged_addr(address);
1289
1290         if (unlocked)
1291                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1292
1293 retry:
1294         vma = find_extend_vma(mm, address);
1295         if (!vma || address < vma->vm_start)
1296                 return -EFAULT;
1297
1298         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1299                 return -EFAULT;
1300
1301         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1302             fatal_signal_pending(current))
1303                 return -EINTR;
1304
1305         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1306         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1307                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1308
1309                 if (err)
1310                         return err;
1311                 BUG();
1312         }
1313
1314         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1315                 mmap_read_lock(mm);
1316                 *unlocked = true;
1317                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1318                 goto retry;
1319         }
1320
1321         return 0;
1322 }
1323 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1324
1325 /*
1326  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1327  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1328  */
1329 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1330                                                 unsigned long start,
1331                                                 unsigned long nr_pages,
1332                                                 struct page **pages,
1333                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1334                                                 int *locked,
1335                                                 unsigned int flags)
1336 {
1337         long ret, pages_done;
1338         bool lock_dropped;
1339
1340         if (locked) {
1341                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1342                 BUG_ON(vmas);
1343                 /* check caller initialized locked */
1344                 BUG_ON(*locked != 1);
1345         }
1346
1347         if (flags & FOLL_PIN)
1348                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1349
1350         /*
1351          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1352          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1353          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1354          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1355          *
1356          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1357          * that here, as any failures will be obvious enough.
1358          */
1359         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1360                 flags |= FOLL_GET;
1361
1362         pages_done = 0;
1363         lock_dropped = false;
1364         for (;;) {
1365                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1366                                        vmas, locked);
1367                 if (!locked)
1368                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1369                         return ret;
1370
1371                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1372                 if (!*locked) {
1373                         BUG_ON(ret < 0);
1374                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1375                 }
1376
1377                 if (ret > 0) {
1378                         nr_pages -= ret;
1379                         pages_done += ret;
1380                         if (!nr_pages)
1381                                 break;
1382                 }
1383                 if (*locked) {
1384                         /*
1385                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1386                          * FOLL_NOWAIT.
1387                          */
1388                         if (!pages_done)
1389                                 pages_done = ret;
1390                         break;
1391                 }
1392                 /*
1393                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1394                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1395                  */
1396                 if (likely(pages))
1397                         pages += ret;
1398                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1399                 lock_dropped = true;
1400
1401 retry:
1402                 /*
1403                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1404                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1405                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1406                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1407                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1408                  */
1409
1410                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1411                         if (!pages_done)
1412                                 pages_done = -EINTR;
1413                         break;
1414                 }
1415
1416                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1417                 if (ret) {
1418                         BUG_ON(ret > 0);
1419                         if (!pages_done)
1420                                 pages_done = ret;
1421                         break;
1422                 }
1423
1424                 *locked = 1;
1425                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1426                                        pages, NULL, locked);
1427                 if (!*locked) {
1428                         /* Continue to retry until we succeeded */
1429                         BUG_ON(ret != 0);
1430                         goto retry;
1431                 }
1432                 if (ret != 1) {
1433                         BUG_ON(ret > 1);
1434                         if (!pages_done)
1435                                 pages_done = ret;
1436                         break;
1437                 }
1438                 nr_pages--;
1439                 pages_done++;
1440                 if (!nr_pages)
1441                         break;
1442                 if (likely(pages))
1443                         pages++;
1444                 start += PAGE_SIZE;
1445         }
1446         if (lock_dropped && *locked) {
1447                 /*
1448                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1449                  * and so the critical section protected by it was lost.
1450                  */
1451                 mmap_read_unlock(mm);
1452                 *locked = 0;
1453         }
1454         return pages_done;
1455 }
1456
1457 /**
1458  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1459  * @vma:   target vma
1460  * @start: start address
1461  * @end:   end address
1462  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1463  *
1464  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1465  *
1466  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1467  * code on error.
1468  *
1469  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1470  *
1471  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1472  * be unperturbed.
1473  *
1474  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1475  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1476  */
1477 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1478                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1479 {
1480         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1481         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1482         int gup_flags;
1483         long ret;
1484
1485         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1486         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1487         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1488         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1489         mmap_assert_locked(mm);
1490
1491         /*
1492          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1493          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1494          */
1495         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1496                 return nr_pages;
1497
1498         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1499         /*
1500          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1501          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1502          * and we would not want to dirty them for nothing.
1503          */
1504         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1505                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1506
1507         /*
1508          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1509          * other than PROT_NONE.
1510          */
1511         if (vma_is_accessible(vma))
1512                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1513
1514         /*
1515          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1516          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1517          */
1518         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1519                                 NULL, NULL, locked);
1520         lru_add_drain();
1521         return ret;
1522 }
1523
1524 /*
1525  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1526  *                            given VMA range readable/writable
1527  *
1528  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1529  *
1530  * @vma: target vma
1531  * @start: start address
1532  * @end: end address
1533  * @write: whether to prefault readable or writable
1534  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1535  *
1536  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1537  * code on error (see __get_user_pages()).
1538  *
1539  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1540  * covered by the VMA.
1541  *
1542  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1543  *
1544  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1545  * it's released, *@locked will be set to 0.
1546  */
1547 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1548                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1549 {
1550         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1551         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1552         int gup_flags;
1553         long ret;
1554
1555         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1556         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1557         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1558         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1559         mmap_assert_locked(mm);
1560
1561         /*
1562          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1563          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1564          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1565          *             in the page table.
1566          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1567          *                a poisoned page.
1568          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1569          */
1570         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1571         if (write)
1572                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1573
1574         /*
1575          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1576          * problems or incompatible mappings.
1577          */
1578         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1579                 return -EINVAL;
1580
1581         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1582                                 NULL, NULL, locked);
1583         lru_add_drain();
1584         return ret;
1585 }
1586
1587 /*
1588  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1589  *
1590  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1591  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1592  * mmap_lock must not be held.
1593  */
1594 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1595 {
1596         struct mm_struct *mm = current->mm;
1597         unsigned long end, nstart, nend;
1598         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1599         int locked = 0;
1600         long ret = 0;
1601
1602         end = start + len;
1603
1604         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1605                 /*
1606                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1607                  * Find first corresponding VMA.
1608                  */
1609                 if (!locked) {
1610                         locked = 1;
1611                         mmap_read_lock(mm);
1612                         vma = find_vma(mm, nstart);
1613                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1614                         vma = vma->vm_next;
1615                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1616                         break;
1617                 /*
1618                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1619                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1620                  */
1621                 nend = min(end, vma->vm_end);
1622                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1623                         continue;
1624                 if (nstart < vma->vm_start)
1625                         nstart = vma->vm_start;
1626                 /*
1627                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1628                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1629                  * if the vma was already munlocked.
1630                  */
1631                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1632                 if (ret < 0) {
1633                         if (ignore_errors) {
1634                                 ret = 0;
1635                                 continue;       /* continue at next VMA */
1636                         }
1637                         break;
1638                 }
1639                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1640                 ret = 0;
1641         }
1642         if (locked)
1643                 mmap_read_unlock(mm);
1644         return ret;     /* 0 or negative error code */
1645 }
1646 #else /* CONFIG_MMU */
1647 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1648                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1649                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1650                 unsigned int foll_flags)
1651 {
1652         struct vm_area_struct *vma;
1653         unsigned long vm_flags;
1654         long i;
1655
1656         /* calculate required read or write permissions.
1657          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1658          */
1659         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1660                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1661         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1662                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1663
1664         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1665                 vma = find_vma(mm, start);
1666                 if (!vma)
1667                         goto finish_or_fault;
1668
1669                 /* protect what we can, including chardevs */
1670                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1671                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1672                         goto finish_or_fault;
1673
1674                 if (pages) {
1675                         pages[i] = virt_to_page(start);
1676                         if (pages[i])
1677                                 get_page(pages[i]);
1678                 }
1679                 if (vmas)
1680                         vmas[i] = vma;
1681                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1682         }
1683
1684         return i;
1685
1686 finish_or_fault:
1687         return i ? : -EFAULT;
1688 }
1689 #endif /* !CONFIG_MMU */
1690
1691 /**
1692  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1693  * @uaddr: start of address range
1694  * @size: size of address range
1695  *
1696  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1697  * copy_from_user()).
1698  */
1699 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1700 {
1701         char __user *start = uaddr, *end;
1702
1703         if (unlikely(size == 0))
1704                 return 0;
1705         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1706                 return size;
1707         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1708                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1709                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1710         }
1711         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1712         if (unlikely(end < start))
1713                 end = NULL;
1714         while (uaddr != end) {
1715                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1716                 uaddr += PAGE_SIZE;
1717         }
1718
1719 out:
1720         user_write_access_end();
1721         if (size > uaddr - start)
1722                 return size - (uaddr - start);
1723         return 0;
1724 }
1725 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1726
1727 /**
1728  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1729  * @uaddr: start of address range
1730  * @size: size of address range
1731  *
1732  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1733  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1734  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1735  *
1736  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1737  * copy_from_user()).
1738  */
1739 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1740 {
1741         size_t faulted_in;
1742
1743         /*
1744          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1745          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1746          * functions may not check for this.
1747          */
1748         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1749         if (faulted_in)
1750                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1751
1752         return size - faulted_in;
1753 }
1754 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1755
1756 /*
1757  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1758  * @uaddr: start of address range
1759  * @size: length of address range
1760  *
1761  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1762  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1763  * memory.
1764  *
1765  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1766  *
1767  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1768  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1769  * time.
1770  *
1771  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1772  * copy_from_user().
1773  */
1774 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1775 {
1776         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1777         struct mm_struct *mm = current->mm;
1778         bool unlocked = false;
1779
1780         if (unlikely(size == 0))
1781                 return 0;
1782         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1783         if (end < start)
1784                 end = 0;
1785
1786         mmap_read_lock(mm);
1787         do {
1788                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1789                         break;
1790                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1791         } while (start != end);
1792         mmap_read_unlock(mm);
1793
1794         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1795                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1796         return 0;
1797 }
1798 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1799
1800 /**
1801  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1802  * @uaddr: start of user address range
1803  * @size: size of user address range
1804  *
1805  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1806  * copy_from_user()).
1807  */
1808 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1809 {
1810         const char __user *start = uaddr, *end;
1811         volatile char c;
1812
1813         if (unlikely(size == 0))
1814                 return 0;
1815         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1816                 return size;
1817         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1818                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1819                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1820         }
1821         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1822         if (unlikely(end < start))
1823                 end = NULL;
1824         while (uaddr != end) {
1825                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1826                 uaddr += PAGE_SIZE;
1827         }
1828
1829 out:
1830         user_read_access_end();
1831         (void)c;
1832         if (size > uaddr - start)
1833                 return size - (uaddr - start);
1834         return 0;
1835 }
1836 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1837
1838 /**
1839  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1840  * @addr: user address
1841  *
1842  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1843  * to be freed afterwards by put_page().
1844  *
1845  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1846  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1847  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1848  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1849  *
1850  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1851  */
1852 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1853 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1854 {
1855         struct mm_struct *mm = current->mm;
1856         struct page *page;
1857         int locked = 1;
1858         int ret;
1859
1860         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1861                 return NULL;
1862         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1863                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1864         if (locked)
1865                 mmap_read_unlock(mm);
1866         return (ret == 1) ? page : NULL;
1867 }
1868 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1869
1870 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1871 /*
1872  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1873  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1874  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1875  * Return negative error if migration fails.
1876  */
1877 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1878                                             struct page **pages,
1879                                             unsigned int gup_flags)
1880 {
1881         unsigned long isolation_error_count = 0, i;
1882         struct folio *prev_folio = NULL;
1883         LIST_HEAD(movable_page_list);
1884         bool drain_allow = true;
1885         int ret = 0;
1886
1887         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1888                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1889
1890                 if (folio == prev_folio)
1891                         continue;
1892                 prev_folio = folio;
1893
1894                 if (folio_is_pinnable(folio))
1895                         continue;
1896
1897                 /*
1898                  * Try to move out any movable page before pinning the range.
1899                  */
1900                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1901                         if (!isolate_huge_page(&folio->page,
1902                                                 &movable_page_list))
1903                                 isolation_error_count++;
1904                         continue;
1905                 }
1906
1907                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1908                         lru_add_drain_all();
1909                         drain_allow = false;
1910                 }
1911
1912                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1913                         isolation_error_count++;
1914                         continue;
1915                 }
1916                 list_add_tail(&folio->lru, &movable_page_list);
1917                 node_stat_mod_folio(folio,
1918                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1919                                     folio_nr_pages(folio));
1920         }
1921
1922         if (!list_empty(&movable_page_list) || isolation_error_count)
1923                 goto unpin_pages;
1924
1925         /*
1926          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1927          * in the correct zone.
1928          */
1929         return nr_pages;
1930
1931 unpin_pages:
1932         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1933                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1934         } else {
1935                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1936                         put_page(pages[i]);
1937         }
1938
1939         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1940                 struct migration_target_control mtc = {
1941                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1942                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1943                 };
1944
1945                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1946                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1947                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1948                 if (ret > 0) /* number of pages not migrated */
1949                         ret = -ENOMEM;
1950         }
1951
1952         if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1953                 putback_movable_pages(&movable_page_list);
1954         return ret;
1955 }
1956 #else
1957 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1958                                             struct page **pages,
1959                                             unsigned int gup_flags)
1960 {
1961         return nr_pages;
1962 }
1963 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1964
1965 /*
1966  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1967  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1968  */
1969 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1970                                   unsigned long start,
1971                                   unsigned long nr_pages,
1972                                   struct page **pages,
1973                                   struct vm_area_struct **vmas,
1974                                   unsigned int gup_flags)
1975 {
1976         unsigned int flags;
1977         long rc;
1978
1979         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1980                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1981                                                NULL, gup_flags);
1982         flags = memalloc_pin_save();
1983         do {
1984                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1985                                              NULL, gup_flags);
1986                 if (rc <= 0)
1987                         break;
1988                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1989         } while (!rc);
1990         memalloc_pin_restore(flags);
1991
1992         return rc;
1993 }
1994
1995 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1996 {
1997         /*
1998          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1999          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
2000          */
2001         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2002                 return false;
2003         /*
2004          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
2005          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
2006          * FOLL_PIN.
2007          */
2008         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2009                 return false;
2010
2011         return true;
2012 }
2013
2014 #ifdef CONFIG_MMU
2015 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2016                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2017                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2018                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2019 {
2020         /*
2021          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
2022          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2023          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
2024          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
2025          * allow what we can.
2026          */
2027         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2028                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
2029                         return -EINVAL;
2030                 /*
2031                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
2032                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
2033                  */
2034                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2035                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
2036                                              FOLL_REMOTE);
2037         }
2038
2039         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2040                                        locked,
2041                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
2042 }
2043
2044 /**
2045  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2046  * @mm:         mm_struct of target mm
2047  * @start:      starting user address
2048  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2049  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2050  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2051  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2052  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2053  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2054  *              Or NULL if the caller does not require them.
2055  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2056  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2057  *              utilised. Lock must initially be held.
2058  *
2059  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2060  * number requested), or an error. Details about the return value:
2061  *
2062  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2063  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2064  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2065  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2066  *
2067  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2068  *
2069  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2070  *
2071  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2072  *
2073  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2074  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2075  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2076  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2077  *
2078  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2079  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2080  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2081  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2082  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2083  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2084  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2085  * locks can't be held over the syscall boundary.
2086  *
2087  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2088  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2089  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2090  *
2091  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2092  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2093  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2094  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2095  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2096  *
2097  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2098  *
2099  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2100  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2101  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2102  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2103  */
2104 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2105                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2106                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2107                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2108 {
2109         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2110                 return -EINVAL;
2111
2112         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2113                                        pages, vmas, locked);
2114 }
2115 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2116
2117 #else /* CONFIG_MMU */
2118 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2119                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2120                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2121                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2122 {
2123         return 0;
2124 }
2125
2126 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2127                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2128                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2129                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2130 {
2131         return 0;
2132 }
2133 #endif /* !CONFIG_MMU */
2134
2135 /**
2136  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2137  * @start:      starting user address
2138  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2139  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2140  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2141  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2142  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2143  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2144  *              Or NULL if the caller does not require them.
2145  *
2146  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2147  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2148  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2149  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2150  */
2151 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2152                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2153                 struct vm_area_struct **vmas)
2154 {
2155         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2156                 return -EINVAL;
2157
2158         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2159                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2160 }
2161 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2162
2163 /*
2164  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2165  *
2166  *      mmap_read_lock(mm);
2167  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2168  *      mmap_read_unlock(mm);
2169  *
2170  *  with:
2171  *
2172  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2173  *
2174  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2175  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2176  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2177  */
2178 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2179                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2180 {
2181         struct mm_struct *mm = current->mm;
2182         int locked = 1;
2183         long ret;
2184
2185         /*
2186          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2187          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2188          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2189          * disallow this option for now.
2190          */
2191         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2192                 return -EINVAL;
2193
2194         mmap_read_lock(mm);
2195         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2196                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2197         if (locked)
2198                 mmap_read_unlock(mm);
2199         return ret;
2200 }
2201 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2202
2203 /*
2204  * Fast GUP
2205  *
2206  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2207  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2208  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2209  * block any THP splits.
2210  *
2211  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2212  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2213  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2214  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2215  *
2216  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2217  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2218  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2219  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2220  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2221  *
2222  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2223  * are currently made:
2224  *
2225  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2226  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2227  *
2228  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2229  *
2230  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2231  *
2232  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2233  *
2234  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2235  */
2236 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2237
2238 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2239                                             unsigned int flags,
2240                                             struct page **pages)
2241 {
2242         while ((*nr) - nr_start) {
2243                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2244
2245                 ClearPageReferenced(page);
2246                 if (flags & FOLL_PIN)
2247                         unpin_user_page(page);
2248                 else
2249                         put_page(page);
2250         }
2251 }
2252
2253 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2254 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2255                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2256 {
2257         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2258         int nr_start = *nr, ret = 0;
2259         pte_t *ptep, *ptem;
2260
2261         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2262         do {
2263                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2264                 struct page *page;
2265                 struct folio *folio;
2266
2267                 /*
2268                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2269                  * path using the pte_protnone check.
2270                  */
2271                 if (pte_protnone(pte))
2272                         goto pte_unmap;
2273
2274                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2275                         goto pte_unmap;
2276
2277                 if (pte_devmap(pte)) {
2278                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2279                                 goto pte_unmap;
2280
2281                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2282                         if (unlikely(!pgmap)) {
2283                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2284                                 goto pte_unmap;
2285                         }
2286                 } else if (pte_special(pte))
2287                         goto pte_unmap;
2288
2289                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2290                 page = pte_page(pte);
2291
2292                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2293                 if (!folio)
2294                         goto pte_unmap;
2295
2296                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2297                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2298                         goto pte_unmap;
2299                 }
2300
2301                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2302                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2303                         goto pte_unmap;
2304                 }
2305
2306                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
2307                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2308                         goto pte_unmap;
2309                 }
2310
2311                 /*
2312                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2313                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2314                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2315                  * details.
2316                  */
2317                 if (flags & FOLL_PIN) {
2318                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2319                         if (ret) {
2320                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2321                                 goto pte_unmap;
2322                         }
2323                 }
2324                 folio_set_referenced(folio);
2325                 pages[*nr] = page;
2326                 (*nr)++;
2327         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2328
2329         ret = 1;
2330
2331 pte_unmap:
2332         if (pgmap)
2333                 put_dev_pagemap(pgmap);
2334         pte_unmap(ptem);
2335         return ret;
2336 }
2337 #else
2338
2339 /*
2340  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2341  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2342  * to be special.
2343  *
2344  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2345  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2346  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2347  */
2348 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2349                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2350 {
2351         return 0;
2352 }
2353 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2354
2355 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2356 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2357                              unsigned long end, unsigned int flags,
2358                              struct page **pages, int *nr)
2359 {
2360         int nr_start = *nr;
2361         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2362
2363         do {
2364                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2365
2366                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2367                 if (unlikely(!pgmap)) {
2368                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2369                         break;
2370                 }
2371                 SetPageReferenced(page);
2372                 pages[*nr] = page;
2373                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2374                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2375                         break;
2376                 }
2377                 (*nr)++;
2378                 pfn++;
2379         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2380
2381         put_dev_pagemap(pgmap);
2382         return addr == end;
2383 }
2384
2385 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2386                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2387                                  struct page **pages, int *nr)
2388 {
2389         unsigned long fault_pfn;
2390         int nr_start = *nr;
2391
2392         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2393         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2394                 return 0;
2395
2396         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2397                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2398                 return 0;
2399         }
2400         return 1;
2401 }
2402
2403 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2404                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2405                                  struct page **pages, int *nr)
2406 {
2407         unsigned long fault_pfn;
2408         int nr_start = *nr;
2409
2410         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2411         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2412                 return 0;
2413
2414         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2415                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2416                 return 0;
2417         }
2418         return 1;
2419 }
2420 #else
2421 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2422                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2423                                  struct page **pages, int *nr)
2424 {
2425         BUILD_BUG();
2426         return 0;
2427 }
2428
2429 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2430                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2431                                  struct page **pages, int *nr)
2432 {
2433         BUILD_BUG();
2434         return 0;
2435 }
2436 #endif
2437
2438 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2439                            unsigned long end, struct page **pages)
2440 {
2441         int nr;
2442
2443         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2444                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2445
2446         return nr;
2447 }
2448
2449 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2450 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2451                                       unsigned long sz)
2452 {
2453         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2454         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2455 }
2456
2457 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2458                        unsigned long end, unsigned int flags,
2459                        struct page **pages, int *nr)
2460 {
2461         unsigned long pte_end;
2462         struct page *page;
2463         struct folio *folio;
2464         pte_t pte;
2465         int refs;
2466
2467         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2468         if (pte_end < end)
2469                 end = pte_end;
2470
2471         pte = huge_ptep_get(ptep);
2472
2473         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2474                 return 0;
2475
2476         /* hugepages are never "special" */
2477         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2478
2479         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2480         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2481
2482         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2483         if (!folio)
2484                 return 0;
2485
2486         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2487                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2488                 return 0;
2489         }
2490
2491         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2492                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2493                 return 0;
2494         }
2495
2496         *nr += refs;
2497         folio_set_referenced(folio);
2498         return 1;
2499 }
2500
2501 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2502                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2503                 struct page **pages, int *nr)
2504 {
2505         pte_t *ptep;
2506         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2507         unsigned long next;
2508
2509         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2510         do {
2511                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2512                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2513                         return 0;
2514         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2515
2516         return 1;
2517 }
2518 #else
2519 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2520                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2521                 struct page **pages, int *nr)
2522 {
2523         return 0;
2524 }
2525 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2526
2527 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2528                         unsigned long end, unsigned int flags,
2529                         struct page **pages, int *nr)
2530 {
2531         struct page *page;
2532         struct folio *folio;
2533         int refs;
2534
2535         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2536                 return 0;
2537
2538         if (pmd_devmap(orig)) {
2539                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2540                         return 0;
2541                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2542                                              pages, nr);
2543         }
2544
2545         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2546         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2547
2548         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2549         if (!folio)
2550                 return 0;
2551
2552         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2553                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2554                 return 0;
2555         }
2556
2557         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2558                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2559                 return 0;
2560         }
2561
2562         *nr += refs;
2563         folio_set_referenced(folio);
2564         return 1;
2565 }
2566
2567 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2568                         unsigned long end, unsigned int flags,
2569                         struct page **pages, int *nr)
2570 {
2571         struct page *page;
2572         struct folio *folio;
2573         int refs;
2574
2575         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2576                 return 0;
2577
2578         if (pud_devmap(orig)) {
2579                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2580                         return 0;
2581                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2582                                              pages, nr);
2583         }
2584
2585         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2586         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2587
2588         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2589         if (!folio)
2590                 return 0;
2591
2592         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2593                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2594                 return 0;
2595         }
2596
2597         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2598                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2599                 return 0;
2600         }
2601
2602         *nr += refs;
2603         folio_set_referenced(folio);
2604         return 1;
2605 }
2606
2607 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2608                         unsigned long end, unsigned int flags,
2609                         struct page **pages, int *nr)
2610 {
2611         int refs;
2612         struct page *page;
2613         struct folio *folio;
2614
2615         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2616                 return 0;
2617
2618         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2619
2620         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2621         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2622
2623         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2624         if (!folio)
2625                 return 0;
2626
2627         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2628                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2629                 return 0;
2630         }
2631
2632         *nr += refs;
2633         folio_set_referenced(folio);
2634         return 1;
2635 }
2636
2637 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2638                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2639 {
2640         unsigned long next;
2641         pmd_t *pmdp;
2642
2643         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2644         do {
2645                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2646
2647                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2648                 if (!pmd_present(pmd))
2649                         return 0;
2650
2651                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2652                              pmd_devmap(pmd))) {
2653                         /*
2654                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2655                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2656                          * can be serialised against THP migration.
2657                          */
2658                         if (pmd_protnone(pmd))
2659                                 return 0;
2660
2661                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2662                                 pages, nr))
2663                                 return 0;
2664
2665                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2666                         /*
2667                          * architecture have different format for hugetlbfs
2668                          * pmd format and THP pmd format
2669                          */
2670                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2671                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2672                                 return 0;
2673                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2674                         return 0;
2675         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2676
2677         return 1;
2678 }
2679
2680 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2681                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2682 {
2683         unsigned long next;
2684         pud_t *pudp;
2685
2686         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2687         do {
2688                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2689
2690                 next = pud_addr_end(addr, end);
2691                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2692                         return 0;
2693                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2694                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2695                                           pages, nr))
2696                                 return 0;
2697                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2698                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2699                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2700                                 return 0;
2701                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2702                         return 0;
2703         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2704
2705         return 1;
2706 }
2707
2708 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2709                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2710 {
2711         unsigned long next;
2712         p4d_t *p4dp;
2713
2714         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2715         do {
2716                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2717
2718                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2719                 if (p4d_none(p4d))
2720                         return 0;
2721                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2722                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2723                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2724                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2725                                 return 0;
2726                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2727                         return 0;
2728         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2729
2730         return 1;
2731 }
2732
2733 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2734                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2735 {
2736         unsigned long next;
2737         pgd_t *pgdp;
2738
2739         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2740         do {
2741                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2742
2743                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2744                 if (pgd_none(pgd))
2745                         return;
2746                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2747                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2748                                           pages, nr))
2749                                 return;
2750                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2751                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2752                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2753                                 return;
2754                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2755                         return;
2756         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2757 }
2758 #else
2759 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2760                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2761 {
2762 }
2763 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2764
2765 #ifndef gup_fast_permitted
2766 /*
2767  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2768  * we need to fall back to the slow version:
2769  */
2770 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2771 {
2772         return true;
2773 }
2774 #endif
2775
2776 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2777                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2778 {
2779         int ret;
2780
2781         /*
2782          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2783          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2784          */
2785         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2786                 mmap_read_lock(current->mm);
2787                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2788                                             start, nr_pages,
2789                                             pages, NULL, gup_flags);
2790                 mmap_read_unlock(current->mm);
2791         } else {
2792                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2793                                               pages, gup_flags);
2794         }
2795
2796         return ret;
2797 }
2798
2799 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2800                                             unsigned long end,
2801                                             unsigned int gup_flags,
2802                                             struct page **pages)
2803 {
2804         unsigned long flags;
2805         int nr_pinned = 0;
2806         unsigned seq;
2807
2808         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2809             !gup_fast_permitted(start, end))
2810                 return 0;
2811
2812         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2813                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2814                 if (seq & 1)
2815                         return 0;
2816         }
2817
2818         /*
2819          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2820          * general purpose use of this routine.
2821          *
2822          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2823          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2824          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2825          *
2826          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2827          * that come from THPs splitting.
2828          */
2829         local_irq_save(flags);
2830         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2831         local_irq_restore(flags);
2832
2833         /*
2834          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2835          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2836          */
2837         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2838                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2839                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
2840                         return 0;
2841                 } else {
2842                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
2843                 }
2844         }
2845         return nr_pinned;
2846 }
2847
2848 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2849                                         unsigned long nr_pages,
2850                                         unsigned int gup_flags,
2851                                         struct page **pages)
2852 {
2853         unsigned long len, end;
2854         unsigned long nr_pinned;
2855         int ret;
2856
2857         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2858                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2859                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2860                 return -EINVAL;
2861
2862         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2863                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2864
2865         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2866                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2867
2868         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2869         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2870         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2871                 return 0;
2872         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2873                 return -EFAULT;
2874
2875         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2876         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2877                 return nr_pinned;
2878
2879         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2880         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2881         pages += nr_pinned;
2882         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2883                                       pages);
2884         if (ret < 0) {
2885                 /*
2886                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2887                  * returning -errno is not an option
2888                  */
2889                 if (nr_pinned)
2890                         return nr_pinned;
2891                 return ret;
2892         }
2893         return ret + nr_pinned;
2894 }
2895
2896 /**
2897  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2898  * @start:      starting user address
2899  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2900  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2901  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2902  *              Should be at least nr_pages long.
2903  *
2904  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2905  * the regular GUP.
2906  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2907  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2908  *
2909  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2910  * pages pinned.
2911  *
2912  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2913  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2914  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2915  */
2916 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2917                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2918 {
2919         int nr_pinned;
2920         /*
2921          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2922          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2923          *
2924          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2925          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2926          */
2927         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2928
2929         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2930                                                  pages);
2931
2932         /*
2933          * As specified in the API description above, this routine is not
2934          * allowed to return negative values. However, the common core
2935          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2936          * Therefore, correct for that here:
2937          */
2938         if (nr_pinned < 0)
2939                 nr_pinned = 0;
2940
2941         return nr_pinned;
2942 }
2943 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2944
2945 /**
2946  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2947  * @start:      starting user address
2948  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2949  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2950  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2951  *              Should be at least nr_pages long.
2952  *
2953  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2954  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2955  * calling get_user_pages().
2956  *
2957  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2958  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2959  * -errno.
2960  */
2961 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2962                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2963 {
2964         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2965                 return -EINVAL;
2966
2967         /*
2968          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2969          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2970          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2971          * request.
2972          */
2973         gup_flags |= FOLL_GET;
2974         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2975 }
2976 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2977
2978 /**
2979  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2980  *
2981  * @start:      starting user address
2982  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2983  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2984  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2985  *              Should be at least nr_pages long.
2986  *
2987  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2988  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2989  * the arguments here are identical.
2990  *
2991  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2992  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2993  */
2994 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2995                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2996 {
2997         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2998         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2999                 return -EINVAL;
3000
3001         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3002                 return -EINVAL;
3003
3004         gup_flags |= FOLL_PIN;
3005         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3006 }
3007 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3008
3009 /*
3010  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
3011  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
3012  *
3013  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
3014  */
3015 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3016                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3017 {
3018         int nr_pinned;
3019
3020         /*
3021          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3022          * rules require returning 0, rather than -errno:
3023          */
3024         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3025                 return 0;
3026
3027         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3028                 return 0;
3029         /*
3030          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3031          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3032          */
3033         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3034         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3035                                                  pages);
3036         /*
3037          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3038          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3039          * correct for that here:
3040          */
3041         if (nr_pinned < 0)
3042                 nr_pinned = 0;
3043
3044         return nr_pinned;
3045 }
3046 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3047
3048 /**
3049  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3050  *
3051  * @mm:         mm_struct of target mm
3052  * @start:      starting user address
3053  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3054  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3055  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3056  *              Should be at least nr_pages long.
3057  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3058  *              Or NULL if the caller does not require them.
3059  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3060  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3061  *              utilised. Lock must initially be held.
3062  *
3063  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3064  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3065  * the arguments here are identical.
3066  *
3067  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3068  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3069  */
3070 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3071                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3072                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3073                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3074 {
3075         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3076         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3077                 return -EINVAL;
3078
3079         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3080                 return -EINVAL;
3081
3082         gup_flags |= FOLL_PIN;
3083         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3084                                        pages, vmas, locked);
3085 }
3086 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3087
3088 /**
3089  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3090  *
3091  * @start:      starting user address
3092  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3093  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3094  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3095  *              Should be at least nr_pages long.
3096  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3097  *              Or NULL if the caller does not require them.
3098  *
3099  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3100  * FOLL_PIN is set.
3101  *
3102  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3103  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3104  */
3105 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3106                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3107                     struct vm_area_struct **vmas)
3108 {
3109         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3110         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3111                 return -EINVAL;
3112
3113         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3114                 return -EINVAL;
3115
3116         gup_flags |= FOLL_PIN;
3117         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3118                                      pages, vmas, gup_flags);
3119 }
3120 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3121
3122 /*
3123  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3124  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3125  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3126  */
3127 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3128                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3129 {
3130         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3131         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3132                 return -EINVAL;
3133
3134         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3135                 return -EINVAL;
3136
3137         gup_flags |= FOLL_PIN;
3138         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3139 }
3140 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);