Linux 6.9-rc1
[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 void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
49 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
50 {
51 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
52         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
53                 return;
54 #endif
55
56         /*
57          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
58          * ref needs a put_page().
59          */
60         if (refs > 1)
61                 page_ref_sub(page, refs - 1);
62         put_page(page);
63 }
64
65 /*
66  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct page *head = compound_head(page);
72
73         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
74                 return NULL;
75         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
76                 return NULL;
77
78         /*
79          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
80          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
81          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
82          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
83          * we were given anymore.
84          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
85          * belong together.
86          */
87         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
88                 put_page_refs(head, refs);
89                 return NULL;
90         }
91
92         return head;
93 }
94
95 /**
96  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
97  * flags-dependent amount.
98  *
99  * Even though the name includes "compound_head", this function is still
100  * appropriate for callers that have a non-compound @page to get.
101  *
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the page's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on compound pages that are > two pages long: page's refcount will
116  *    be incremented by @refs, and page[2].hpage_pinned_refcount will be
117  *    incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  *    FOLL_PIN on normal pages, or compound pages that are two pages long:
120  *    page's refcount will be incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
121  *
122  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
123  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
124  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
125  * is also emitted.
126  */
127 struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
128                                     int refs, unsigned int flags)
129 {
130         if (flags & FOLL_GET)
131                 return try_get_compound_head(page, refs);
132         else if (flags & FOLL_PIN) {
133                 /*
134                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
135                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
136                  * path.
137                  */
138                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
139                              !is_pinnable_page(page)))
140                         return NULL;
141
142                 /*
143                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
144                  * point, the result won't be stable.
145                  */
146                 page = try_get_compound_head(page, refs);
147                 if (!page)
148                         return NULL;
149
150                 /*
151                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
152                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
153                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
154                  *
155                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
156                  * field at least once, so that the page really is pinned.
157                  * That's why the refcount from the earlier
158                  * try_get_compound_head() is left intact.
159                  */
160                 if (hpage_pincount_available(page))
161                         hpage_pincount_add(page, refs);
162                 else
163                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
164
165                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
166                                     refs);
167
168                 return page;
169         }
170
171         WARN_ON_ONCE(1);
172         return NULL;
173 }
174
175 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
176 {
177         if (flags & FOLL_PIN) {
178                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
179                                     refs);
180
181                 if (hpage_pincount_available(page))
182                         hpage_pincount_sub(page, refs);
183                 else
184                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
185         }
186
187         put_page_refs(page, refs);
188 }
189
190 /**
191  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
192  *
193  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
194  *
195  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
196  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
197  *
198  * @page:    pointer to page to be grabbed
199  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
200  *
201  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
202  * time. Cases: please see the try_grab_compound_head() documentation, with
203  * "refs=1".
204  *
205  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
206  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
207  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
208  */
209 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
210 {
211         if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
212                 return true;
213
214         return try_grab_compound_head(page, 1, flags);
215 }
216
217 /**
218  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
219  * @page:            pointer to page to be released
220  *
221  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
222  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
223  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
224  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
225  */
226 void unpin_user_page(struct page *page)
227 {
228         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
229 }
230 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
231
232 static inline void compound_range_next(unsigned long i, unsigned long npages,
233                                        struct page **list, struct page **head,
234                                        unsigned int *ntails)
235 {
236         struct page *next, *page;
237         unsigned int nr = 1;
238
239         if (i >= npages)
240                 return;
241
242         next = *list + i;
243         page = compound_head(next);
244         if (PageCompound(page) && compound_order(page) >= 1)
245                 nr = min_t(unsigned int,
246                            page + compound_nr(page) - next, npages - i);
247
248         *head = page;
249         *ntails = nr;
250 }
251
252 #define for_each_compound_range(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
253         for (__i = 0, \
254              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
255              __i < __npages; __i += __ntails, \
256              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
257
258 static inline void compound_next(unsigned long i, unsigned long npages,
259                                  struct page **list, struct page **head,
260                                  unsigned int *ntails)
261 {
262         struct page *page;
263         unsigned int nr;
264
265         if (i >= npages)
266                 return;
267
268         page = compound_head(list[i]);
269         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
270                 if (compound_head(list[nr]) != page)
271                         break;
272         }
273
274         *head = page;
275         *ntails = nr - i;
276 }
277
278 #define for_each_compound_head(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
279         for (__i = 0, \
280              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
281              __i < __npages; __i += __ntails, \
282              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
283
284 /**
285  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
286  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
287  * @npages: number of pages in the @pages array.
288  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
289  *
290  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
291  * variants called on that page.
292  *
293  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
294  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
295  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
296  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
297  *
298  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
299  *
300  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
301  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
302  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
303  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
304  *
305  */
306 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
307                                  bool make_dirty)
308 {
309         unsigned long index;
310         struct page *head;
311         unsigned int ntails;
312
313         if (!make_dirty) {
314                 unpin_user_pages(pages, npages);
315                 return;
316         }
317
318         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails) {
319                 /*
320                  * Checking PageDirty at this point may race with
321                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
322                  * cases:
323                  *
324                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
325                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
326                  * because clear_page_dirty_for_io() called
327                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
328                  * However, now the page is going to get written back,
329                  * which meets the original intention of setting it
330                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
331                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
332                  * back.
333                  *
334                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
335                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
336                  * written back, so it gets written back again in the
337                  * next writeback cycle. This is harmless.
338                  */
339                 if (!PageDirty(head))
340                         set_page_dirty_lock(head);
341                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
342         }
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
345
346 /**
347  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
348  * gup-pinned page range
349  *
350  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
351  * @npages: number of consecutive pages to release.
352  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
353  *
354  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
355  * pin_user_pages() variants called on that page.
356  *
357  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
358  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
359  * page range was previously listed as clean.
360  *
361  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
362  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
363  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
364  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
365  *
366  */
367 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
368                                       bool make_dirty)
369 {
370         unsigned long index;
371         struct page *head;
372         unsigned int ntails;
373
374         for_each_compound_range(index, &page, npages, head, ntails) {
375                 if (make_dirty && !PageDirty(head))
376                         set_page_dirty_lock(head);
377                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
378         }
379 }
380 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
381
382 /**
383  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
384  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
385  * @npages: number of pages in the @pages array.
386  *
387  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
388  *
389  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
390  */
391 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
392 {
393         unsigned long index;
394         struct page *head;
395         unsigned int ntails;
396
397         /*
398          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
399          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
400          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
401          */
402         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
403                 return;
404
405         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails)
406                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
407 }
408 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
409
410 /*
411  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
412  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
413  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
414  */
415 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
416 {
417         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
418                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
419 }
420
421 #ifdef CONFIG_MMU
422 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
423                 unsigned int flags)
424 {
425         /*
426          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
427          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
428          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
429          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
430          * But we can only make this optimization where a hole would surely
431          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
432          */
433         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
434                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
435                 return ERR_PTR(-EFAULT);
436         return NULL;
437 }
438
439 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
440                 pte_t *pte, unsigned int flags)
441 {
442         /* No page to get reference */
443         if (flags & FOLL_GET)
444                 return -EFAULT;
445
446         if (flags & FOLL_TOUCH) {
447                 pte_t entry = *pte;
448
449                 if (flags & FOLL_WRITE)
450                         entry = pte_mkdirty(entry);
451                 entry = pte_mkyoung(entry);
452
453                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
454                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
455                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
456                 }
457         }
458
459         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
460         return -EEXIST;
461 }
462
463 /*
464  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
465  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
466  */
467 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
468 {
469         return pte_write(pte) ||
470                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
471 }
472
473 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
474                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
475                 struct dev_pagemap **pgmap)
476 {
477         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
478         struct page *page;
479         spinlock_t *ptl;
480         pte_t *ptep, pte;
481         int ret;
482
483         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
484         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
485                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
486                 return ERR_PTR(-EINVAL);
487 retry:
488         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
489                 return no_page_table(vma, flags);
490
491         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
492         pte = *ptep;
493         if (!pte_present(pte)) {
494                 swp_entry_t entry;
495                 /*
496                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
497                  * even while it is being migrated, so for that case we
498                  * need migration_entry_wait().
499                  */
500                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
501                         goto no_page;
502                 if (pte_none(pte))
503                         goto no_page;
504                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
505                 if (!is_migration_entry(entry))
506                         goto no_page;
507                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
508                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
509                 goto retry;
510         }
511         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
512                 goto no_page;
513         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
514                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
515                 return NULL;
516         }
517
518         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
519         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
520                 /*
521                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
522                  * case since they are only valid while holding the pgmap
523                  * reference.
524                  */
525                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
526                 if (*pgmap)
527                         page = pte_page(pte);
528                 else
529                         goto no_page;
530         } else if (unlikely(!page)) {
531                 if (flags & FOLL_DUMP) {
532                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
533                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
534                         goto out;
535                 }
536
537                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
538                         page = pte_page(pte);
539                 } else {
540                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
541                         page = ERR_PTR(ret);
542                         goto out;
543                 }
544         }
545
546         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
547         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
548                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
549                 goto out;
550         }
551         /*
552          * We need to make the page accessible if and only if we are going
553          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
554          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
555          */
556         if (flags & FOLL_PIN) {
557                 ret = arch_make_page_accessible(page);
558                 if (ret) {
559                         unpin_user_page(page);
560                         page = ERR_PTR(ret);
561                         goto out;
562                 }
563         }
564         if (flags & FOLL_TOUCH) {
565                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
566                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
567                         set_page_dirty(page);
568                 /*
569                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
570                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
571                  * mark_page_accessed().
572                  */
573                 mark_page_accessed(page);
574         }
575         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
576                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
577                 if (PageTransCompound(page))
578                         goto out;
579
580                 /*
581                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
582                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
583                  * which might bounce very badly if there is contention.
584                  *
585                  * If the page is already locked, we don't need to
586                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
587                  * when it attempts to reclaim the page.
588                  */
589                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
590                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
591                         /*
592                          * Because we lock page here, and migration is
593                          * blocked by the pte's page reference, and we
594                          * know the page is still mapped, we don't even
595                          * need to check for file-cache page truncation.
596                          */
597                         mlock_vma_page(page);
598                         unlock_page(page);
599                 }
600         }
601 out:
602         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
603         return page;
604 no_page:
605         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
606         if (!pte_none(pte))
607                 return NULL;
608         return no_page_table(vma, flags);
609 }
610
611 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
612                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
613                                     unsigned int flags,
614                                     struct follow_page_context *ctx)
615 {
616         pmd_t *pmd, pmdval;
617         spinlock_t *ptl;
618         struct page *page;
619         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
620
621         pmd = pmd_offset(pudp, address);
622         /*
623          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
624          * on the stack so that it will stop changing under the code.
625          */
626         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
627         if (pmd_none(pmdval))
628                 return no_page_table(vma, flags);
629         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
630                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
631                 if (page)
632                         return page;
633                 return no_page_table(vma, flags);
634         }
635         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
636                 page = follow_huge_pd(vma, address,
637                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
638                                       PMD_SHIFT);
639                 if (page)
640                         return page;
641                 return no_page_table(vma, flags);
642         }
643 retry:
644         if (!pmd_present(pmdval)) {
645                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
646                         return no_page_table(vma, flags);
647                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
648                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
649                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
650                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
651                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
652                 /*
653                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
654                  * mmap_lock is held in read mode
655                  */
656                 if (pmd_none(pmdval))
657                         return no_page_table(vma, flags);
658                 goto retry;
659         }
660         if (pmd_devmap(pmdval)) {
661                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
662                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
663                 spin_unlock(ptl);
664                 if (page)
665                         return page;
666         }
667         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
668                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
669
670         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
671                 return no_page_table(vma, flags);
672
673 retry_locked:
674         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
675         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
676                 spin_unlock(ptl);
677                 return no_page_table(vma, flags);
678         }
679         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
680                 spin_unlock(ptl);
681                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
682                         return no_page_table(vma, flags);
683                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
684                 goto retry_locked;
685         }
686         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
687                 spin_unlock(ptl);
688                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
689         }
690         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
691                 int ret;
692                 page = pmd_page(*pmd);
693                 if (is_huge_zero_page(page)) {
694                         spin_unlock(ptl);
695                         ret = 0;
696                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
697                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
698                                 ret = -EBUSY;
699                 } else {
700                         spin_unlock(ptl);
701                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
702                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
703                 }
704
705                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
706                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
707         }
708         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
709         spin_unlock(ptl);
710         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
711         return page;
712 }
713
714 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
715                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
716                                     unsigned int flags,
717                                     struct follow_page_context *ctx)
718 {
719         pud_t *pud;
720         spinlock_t *ptl;
721         struct page *page;
722         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
723
724         pud = pud_offset(p4dp, address);
725         if (pud_none(*pud))
726                 return no_page_table(vma, flags);
727         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
728                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
729                 if (page)
730                         return page;
731                 return no_page_table(vma, flags);
732         }
733         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
734                 page = follow_huge_pd(vma, address,
735                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
736                                       PUD_SHIFT);
737                 if (page)
738                         return page;
739                 return no_page_table(vma, flags);
740         }
741         if (pud_devmap(*pud)) {
742                 ptl = pud_lock(mm, pud);
743                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
744                 spin_unlock(ptl);
745                 if (page)
746                         return page;
747         }
748         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
749                 return no_page_table(vma, flags);
750
751         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
752 }
753
754 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
755                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
756                                     unsigned int flags,
757                                     struct follow_page_context *ctx)
758 {
759         p4d_t *p4d;
760         struct page *page;
761
762         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
763         if (p4d_none(*p4d))
764                 return no_page_table(vma, flags);
765         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
766         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
767                 return no_page_table(vma, flags);
768
769         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
770                 page = follow_huge_pd(vma, address,
771                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
772                                       P4D_SHIFT);
773                 if (page)
774                         return page;
775                 return no_page_table(vma, flags);
776         }
777         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
778 }
779
780 /**
781  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
782  * @vma: vm_area_struct mapping @address
783  * @address: virtual address to look up
784  * @flags: flags modifying lookup behaviour
785  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
786  *       pointer to output page_mask
787  *
788  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
789  *
790  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
791  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
792  *
793  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
794  *
795  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
796  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
797  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
798  */
799 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
800                               unsigned long address, unsigned int flags,
801                               struct follow_page_context *ctx)
802 {
803         pgd_t *pgd;
804         struct page *page;
805         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
806
807         ctx->page_mask = 0;
808
809         /* make this handle hugepd */
810         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
811         if (!IS_ERR(page)) {
812                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
813                 return page;
814         }
815
816         pgd = pgd_offset(mm, address);
817
818         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
819                 return no_page_table(vma, flags);
820
821         if (pgd_huge(*pgd)) {
822                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
823                 if (page)
824                         return page;
825                 return no_page_table(vma, flags);
826         }
827         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
828                 page = follow_huge_pd(vma, address,
829                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
830                                       PGDIR_SHIFT);
831                 if (page)
832                         return page;
833                 return no_page_table(vma, flags);
834         }
835
836         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
837 }
838
839 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
840                          unsigned int foll_flags)
841 {
842         struct follow_page_context ctx = { NULL };
843         struct page *page;
844
845         if (vma_is_secretmem(vma))
846                 return NULL;
847
848         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
849         if (ctx.pgmap)
850                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
851         return page;
852 }
853
854 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
855                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
856                 struct page **page)
857 {
858         pgd_t *pgd;
859         p4d_t *p4d;
860         pud_t *pud;
861         pmd_t *pmd;
862         pte_t *pte;
863         int ret = -EFAULT;
864
865         /* user gate pages are read-only */
866         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
867                 return -EFAULT;
868         if (address > TASK_SIZE)
869                 pgd = pgd_offset_k(address);
870         else
871                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
872         if (pgd_none(*pgd))
873                 return -EFAULT;
874         p4d = p4d_offset(pgd, address);
875         if (p4d_none(*p4d))
876                 return -EFAULT;
877         pud = pud_offset(p4d, address);
878         if (pud_none(*pud))
879                 return -EFAULT;
880         pmd = pmd_offset(pud, address);
881         if (!pmd_present(*pmd))
882                 return -EFAULT;
883         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
884         pte = pte_offset_map(pmd, address);
885         if (pte_none(*pte))
886                 goto unmap;
887         *vma = get_gate_vma(mm);
888         if (!page)
889                 goto out;
890         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
891         if (!*page) {
892                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
893                         goto unmap;
894                 *page = pte_page(*pte);
895         }
896         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
897                 ret = -ENOMEM;
898                 goto unmap;
899         }
900 out:
901         ret = 0;
902 unmap:
903         pte_unmap(pte);
904         return ret;
905 }
906
907 /*
908  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
909  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
910  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
911  */
912 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
913                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
914 {
915         unsigned int fault_flags = 0;
916         vm_fault_t ret;
917
918         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
919         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
920                 return -ENOENT;
921         if (*flags & FOLL_WRITE)
922                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
923         if (*flags & FOLL_REMOTE)
924                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
925         if (locked)
926                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
927         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
928                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
929         if (*flags & FOLL_TRIED) {
930                 /*
931                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
932                  * can co-exist
933                  */
934                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
935         }
936
937         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
938         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
939                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
940
941                 if (err)
942                         return err;
943                 BUG();
944         }
945
946         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
947                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
948                         *locked = 0;
949                 return -EBUSY;
950         }
951
952         /*
953          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
954          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
955          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
956          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
957          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
958          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
959          * reCOWed by userspace write).
960          */
961         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
962                 *flags |= FOLL_COW;
963         return 0;
964 }
965
966 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
967 {
968         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
969         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
970         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
971
972         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
973                 return -EFAULT;
974
975         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
976                 return -EFAULT;
977
978         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
979                 return -EOPNOTSUPP;
980
981         if (vma_is_secretmem(vma))
982                 return -EFAULT;
983
984         if (write) {
985                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
986                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
987                                 return -EFAULT;
988                         /*
989                          * We used to let the write,force case do COW in a
990                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
991                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
992                          * executable, without corrupting the file (yet only
993                          * when that file had been opened for writing!).
994                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
995                          * just reject it.
996                          */
997                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
998                                 return -EFAULT;
999                 }
1000         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1001                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1002                         return -EFAULT;
1003                 /*
1004                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1005                  * have VM_MAYREAD set?
1006                  */
1007                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1008                         return -EFAULT;
1009         }
1010         /*
1011          * gups are always data accesses, not instruction
1012          * fetches, so execute=false here
1013          */
1014         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1015                 return -EFAULT;
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 /**
1020  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1021  * @mm:         mm_struct of target mm
1022  * @start:      starting user address
1023  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1024  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1025  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1026  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1027  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1028  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1029  *              Or NULL if the caller does not require them.
1030  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1031  *
1032  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1033  * number requested), or an error. Details about the return value:
1034  *
1035  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1036  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1037  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1038  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1039  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1040  *
1041  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1042  *
1043  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1044  *
1045  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1046  *
1047  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1048  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1049  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1050  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1051  *
1052  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1053  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1054  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1055  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1056  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1057  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1058  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1059  * locks can't be held over the syscall boundary.
1060  *
1061  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1062  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1063  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1064  * before put_page is called.
1065  *
1066  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1067  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1068  * have FOLL_NOWAIT.
1069  *
1070  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1071  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1072  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1073  * reading or writing and will not be released.
1074  *
1075  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1076  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1077  * you need some special @gup_flags.
1078  */
1079 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1080                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1081                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1082                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1083 {
1084         long ret = 0, i = 0;
1085         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1086         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1087
1088         if (!nr_pages)
1089                 return 0;
1090
1091         start = untagged_addr(start);
1092
1093         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1094
1095         /*
1096          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1097          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1098          * using the address space
1099          */
1100         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1101                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1102
1103         do {
1104                 struct page *page;
1105                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1106                 unsigned int page_increm;
1107
1108                 /* first iteration or cross vma bound */
1109                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1110                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1111                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1112                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1113                                                 gup_flags, &vma,
1114                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1115                                 if (ret)
1116                                         goto out;
1117                                 ctx.page_mask = 0;
1118                                 goto next_page;
1119                         }
1120
1121                         if (!vma) {
1122                                 ret = -EFAULT;
1123                                 goto out;
1124                         }
1125                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1126                         if (ret)
1127                                 goto out;
1128
1129                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1130                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1131                                                 &start, &nr_pages, i,
1132                                                 gup_flags, locked);
1133                                 if (locked && *locked == 0) {
1134                                         /*
1135                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1136                                          * and we've lost mmap_lock.
1137                                          * We must stop here.
1138                                          */
1139                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1140                                         goto out;
1141                                 }
1142                                 continue;
1143                         }
1144                 }
1145 retry:
1146                 /*
1147                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1148                  * potentially allocating memory.
1149                  */
1150                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1151                         ret = -EINTR;
1152                         goto out;
1153                 }
1154                 cond_resched();
1155
1156                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1157                 if (!page) {
1158                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1159                         switch (ret) {
1160                         case 0:
1161                                 goto retry;
1162                         case -EBUSY:
1163                                 ret = 0;
1164                                 fallthrough;
1165                         case -EFAULT:
1166                         case -ENOMEM:
1167                         case -EHWPOISON:
1168                                 goto out;
1169                         case -ENOENT:
1170                                 goto next_page;
1171                         }
1172                         BUG();
1173                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1174                         /*
1175                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1176                          * struct page.
1177                          */
1178                         goto next_page;
1179                 } else if (IS_ERR(page)) {
1180                         ret = PTR_ERR(page);
1181                         goto out;
1182                 }
1183                 if (pages) {
1184                         pages[i] = page;
1185                         flush_anon_page(vma, page, start);
1186                         flush_dcache_page(page);
1187                         ctx.page_mask = 0;
1188                 }
1189 next_page:
1190                 if (vmas) {
1191                         vmas[i] = vma;
1192                         ctx.page_mask = 0;
1193                 }
1194                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1195                 if (page_increm > nr_pages)
1196                         page_increm = nr_pages;
1197                 i += page_increm;
1198                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1199                 nr_pages -= page_increm;
1200         } while (nr_pages);
1201 out:
1202         if (ctx.pgmap)
1203                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1204         return i ? i : ret;
1205 }
1206
1207 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1208                               unsigned int fault_flags)
1209 {
1210         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1211         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1212         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1213
1214         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1215                 return false;
1216
1217         /*
1218          * The architecture might have a hardware protection
1219          * mechanism other than read/write that can deny access.
1220          *
1221          * gup always represents data access, not instruction
1222          * fetches, so execute=false here:
1223          */
1224         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1225                 return false;
1226
1227         return true;
1228 }
1229
1230 /**
1231  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1232  * @mm:         mm_struct of target mm
1233  * @address:    user address
1234  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1235  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1236  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1237  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1238  *
1239  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1240  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1241  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1242  * trying again.
1243  *
1244  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1245  *
1246  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1247  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1248  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1249  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1250  *
1251  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1252  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1253  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1254  * succeed.
1255  *
1256  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1257  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1258  */
1259 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1260                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1261                      bool *unlocked)
1262 {
1263         struct vm_area_struct *vma;
1264         vm_fault_t ret;
1265
1266         address = untagged_addr(address);
1267
1268         if (unlocked)
1269                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1270
1271 retry:
1272         vma = find_extend_vma(mm, address);
1273         if (!vma || address < vma->vm_start)
1274                 return -EFAULT;
1275
1276         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1277                 return -EFAULT;
1278
1279         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1280             fatal_signal_pending(current))
1281                 return -EINTR;
1282
1283         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1284         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1285                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1286
1287                 if (err)
1288                         return err;
1289                 BUG();
1290         }
1291
1292         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1293                 mmap_read_lock(mm);
1294                 *unlocked = true;
1295                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1296                 goto retry;
1297         }
1298
1299         return 0;
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1302
1303 /*
1304  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1305  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1306  */
1307 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1308                                                 unsigned long start,
1309                                                 unsigned long nr_pages,
1310                                                 struct page **pages,
1311                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1312                                                 int *locked,
1313                                                 unsigned int flags)
1314 {
1315         long ret, pages_done;
1316         bool lock_dropped;
1317
1318         if (locked) {
1319                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1320                 BUG_ON(vmas);
1321                 /* check caller initialized locked */
1322                 BUG_ON(*locked != 1);
1323         }
1324
1325         if (flags & FOLL_PIN)
1326                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1327
1328         /*
1329          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1330          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1331          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1332          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1333          *
1334          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1335          * that here, as any failures will be obvious enough.
1336          */
1337         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1338                 flags |= FOLL_GET;
1339
1340         pages_done = 0;
1341         lock_dropped = false;
1342         for (;;) {
1343                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1344                                        vmas, locked);
1345                 if (!locked)
1346                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1347                         return ret;
1348
1349                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1350                 if (!*locked) {
1351                         BUG_ON(ret < 0);
1352                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1353                 }
1354
1355                 if (ret > 0) {
1356                         nr_pages -= ret;
1357                         pages_done += ret;
1358                         if (!nr_pages)
1359                                 break;
1360                 }
1361                 if (*locked) {
1362                         /*
1363                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1364                          * FOLL_NOWAIT.
1365                          */
1366                         if (!pages_done)
1367                                 pages_done = ret;
1368                         break;
1369                 }
1370                 /*
1371                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1372                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1373                  */
1374                 if (likely(pages))
1375                         pages += ret;
1376                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1377                 lock_dropped = true;
1378
1379 retry:
1380                 /*
1381                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1382                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1383                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1384                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1385                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1386                  */
1387
1388                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1389                         if (!pages_done)
1390                                 pages_done = -EINTR;
1391                         break;
1392                 }
1393
1394                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1395                 if (ret) {
1396                         BUG_ON(ret > 0);
1397                         if (!pages_done)
1398                                 pages_done = ret;
1399                         break;
1400                 }
1401
1402                 *locked = 1;
1403                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1404                                        pages, NULL, locked);
1405                 if (!*locked) {
1406                         /* Continue to retry until we succeeded */
1407                         BUG_ON(ret != 0);
1408                         goto retry;
1409                 }
1410                 if (ret != 1) {
1411                         BUG_ON(ret > 1);
1412                         if (!pages_done)
1413                                 pages_done = ret;
1414                         break;
1415                 }
1416                 nr_pages--;
1417                 pages_done++;
1418                 if (!nr_pages)
1419                         break;
1420                 if (likely(pages))
1421                         pages++;
1422                 start += PAGE_SIZE;
1423         }
1424         if (lock_dropped && *locked) {
1425                 /*
1426                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1427                  * and so the critical section protected by it was lost.
1428                  */
1429                 mmap_read_unlock(mm);
1430                 *locked = 0;
1431         }
1432         return pages_done;
1433 }
1434
1435 /**
1436  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1437  * @vma:   target vma
1438  * @start: start address
1439  * @end:   end address
1440  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1441  *
1442  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1443  *
1444  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1445  * code on error.
1446  *
1447  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1448  *
1449  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1450  * be unperturbed.
1451  *
1452  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1453  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1454  */
1455 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1456                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1457 {
1458         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1459         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1460         int gup_flags;
1461
1462         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1463         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1464         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1465         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1466         mmap_assert_locked(mm);
1467
1468         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1469         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1470                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1471         /*
1472          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1473          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1474          * and we would not want to dirty them for nothing.
1475          */
1476         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1477                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1478
1479         /*
1480          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1481          * other than PROT_NONE.
1482          */
1483         if (vma_is_accessible(vma))
1484                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1485
1486         /*
1487          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1488          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1489          */
1490         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1491                                 NULL, NULL, locked);
1492 }
1493
1494 /*
1495  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1496  *                            given VMA range readable/writable
1497  *
1498  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1499  *
1500  * @vma: target vma
1501  * @start: start address
1502  * @end: end address
1503  * @write: whether to prefault readable or writable
1504  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1505  *
1506  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1507  * code on error (see __get_user_pages()).
1508  *
1509  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1510  * covered by the VMA.
1511  *
1512  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1513  *
1514  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1515  * it's released, *@locked will be set to 0.
1516  */
1517 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1518                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1519 {
1520         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1521         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1522         int gup_flags;
1523
1524         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1525         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1526         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1527         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1528         mmap_assert_locked(mm);
1529
1530         /*
1531          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1532          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1533          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1534          *             in the page table.
1535          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1536          *                a poisoned page.
1537          * FOLL_POPULATE: Always populate memory with VM_LOCKONFAULT.
1538          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1539          */
1540         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK | FOLL_HWPOISON;
1541         if (write)
1542                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1543
1544         /*
1545          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1546          * problems or incompatible mappings.
1547          */
1548         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1549                 return -EINVAL;
1550
1551         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1552                                 NULL, NULL, locked);
1553 }
1554
1555 /*
1556  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1557  *
1558  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1559  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1560  * mmap_lock must not be held.
1561  */
1562 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1563 {
1564         struct mm_struct *mm = current->mm;
1565         unsigned long end, nstart, nend;
1566         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1567         int locked = 0;
1568         long ret = 0;
1569
1570         end = start + len;
1571
1572         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1573                 /*
1574                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1575                  * Find first corresponding VMA.
1576                  */
1577                 if (!locked) {
1578                         locked = 1;
1579                         mmap_read_lock(mm);
1580                         vma = find_vma(mm, nstart);
1581                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1582                         vma = vma->vm_next;
1583                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1584                         break;
1585                 /*
1586                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1587                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1588                  */
1589                 nend = min(end, vma->vm_end);
1590                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1591                         continue;
1592                 if (nstart < vma->vm_start)
1593                         nstart = vma->vm_start;
1594                 /*
1595                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1596                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1597                  * if the vma was already munlocked.
1598                  */
1599                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1600                 if (ret < 0) {
1601                         if (ignore_errors) {
1602                                 ret = 0;
1603                                 continue;       /* continue at next VMA */
1604                         }
1605                         break;
1606                 }
1607                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1608                 ret = 0;
1609         }
1610         if (locked)
1611                 mmap_read_unlock(mm);
1612         return ret;     /* 0 or negative error code */
1613 }
1614 #else /* CONFIG_MMU */
1615 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1616                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1617                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1618                 unsigned int foll_flags)
1619 {
1620         struct vm_area_struct *vma;
1621         unsigned long vm_flags;
1622         long i;
1623
1624         /* calculate required read or write permissions.
1625          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1626          */
1627         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1628                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1629         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1630                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1631
1632         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1633                 vma = find_vma(mm, start);
1634                 if (!vma)
1635                         goto finish_or_fault;
1636
1637                 /* protect what we can, including chardevs */
1638                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1639                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1640                         goto finish_or_fault;
1641
1642                 if (pages) {
1643                         pages[i] = virt_to_page(start);
1644                         if (pages[i])
1645                                 get_page(pages[i]);
1646                 }
1647                 if (vmas)
1648                         vmas[i] = vma;
1649                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1650         }
1651
1652         return i;
1653
1654 finish_or_fault:
1655         return i ? : -EFAULT;
1656 }
1657 #endif /* !CONFIG_MMU */
1658
1659 /**
1660  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1661  * @addr: user address
1662  *
1663  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1664  * to be freed afterwards by put_page().
1665  *
1666  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1667  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1668  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1669  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1670  *
1671  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1672  */
1673 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1674 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1675 {
1676         struct mm_struct *mm = current->mm;
1677         struct page *page;
1678         int locked = 1;
1679         int ret;
1680
1681         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1682                 return NULL;
1683         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1684                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1685         if (locked)
1686                 mmap_read_unlock(mm);
1687         return (ret == 1) ? page : NULL;
1688 }
1689 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1690
1691 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1692 /*
1693  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1694  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1695  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1696  * Return negative error if migration fails.
1697  */
1698 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1699                                             struct page **pages,
1700                                             unsigned int gup_flags)
1701 {
1702         unsigned long i;
1703         unsigned long isolation_error_count = 0;
1704         bool drain_allow = true;
1705         LIST_HEAD(movable_page_list);
1706         long ret = 0;
1707         struct page *prev_head = NULL;
1708         struct page *head;
1709         struct migration_target_control mtc = {
1710                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1711                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1712         };
1713
1714         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1715                 head = compound_head(pages[i]);
1716                 if (head == prev_head)
1717                         continue;
1718                 prev_head = head;
1719                 /*
1720                  * If we get a movable page, since we are going to be pinning
1721                  * these entries, try to move them out if possible.
1722                  */
1723                 if (!is_pinnable_page(head)) {
1724                         if (PageHuge(head)) {
1725                                 if (!isolate_huge_page(head, &movable_page_list))
1726                                         isolation_error_count++;
1727                         } else {
1728                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1729                                         lru_add_drain_all();
1730                                         drain_allow = false;
1731                                 }
1732
1733                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1734                                         isolation_error_count++;
1735                                         continue;
1736                                 }
1737                                 list_add_tail(&head->lru, &movable_page_list);
1738                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1739                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1740                                                     page_is_file_lru(head),
1741                                                     thp_nr_pages(head));
1742                         }
1743                 }
1744         }
1745
1746         /*
1747          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1748          * in the correct zone.
1749          */
1750         if (list_empty(&movable_page_list) && !isolation_error_count)
1751                 return nr_pages;
1752
1753         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1754                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1755         } else {
1756                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1757                         put_page(pages[i]);
1758         }
1759         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1760                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1761                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1762                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1763                 if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1764                         putback_movable_pages(&movable_page_list);
1765         }
1766
1767         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1768 }
1769 #else
1770 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1771                                             struct page **pages,
1772                                             unsigned int gup_flags)
1773 {
1774         return nr_pages;
1775 }
1776 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1777
1778 /*
1779  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1780  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1781  */
1782 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1783                                   unsigned long start,
1784                                   unsigned long nr_pages,
1785                                   struct page **pages,
1786                                   struct vm_area_struct **vmas,
1787                                   unsigned int gup_flags)
1788 {
1789         unsigned int flags;
1790         long rc;
1791
1792         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1793                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1794                                                NULL, gup_flags);
1795         flags = memalloc_pin_save();
1796         do {
1797                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1798                                              NULL, gup_flags);
1799                 if (rc <= 0)
1800                         break;
1801                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1802         } while (!rc);
1803         memalloc_pin_restore(flags);
1804
1805         return rc;
1806 }
1807
1808 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1809 {
1810         /*
1811          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1812          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1813          */
1814         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1815                 return false;
1816         /*
1817          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1818          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1819          * FOLL_PIN.
1820          */
1821         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1822                 return false;
1823
1824         return true;
1825 }
1826
1827 #ifdef CONFIG_MMU
1828 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1829                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1830                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1831                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1832 {
1833         /*
1834          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1835          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1836          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1837          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1838          * allow what we can.
1839          */
1840         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1841                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1842                         return -EINVAL;
1843                 /*
1844                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1845                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1846                  */
1847                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1848                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1849                                              FOLL_REMOTE);
1850         }
1851
1852         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1853                                        locked,
1854                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1855 }
1856
1857 /**
1858  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1859  * @mm:         mm_struct of target mm
1860  * @start:      starting user address
1861  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1862  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1863  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1864  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1865  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1866  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1867  *              Or NULL if the caller does not require them.
1868  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1869  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1870  *              utilised. Lock must initially be held.
1871  *
1872  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1873  * number requested), or an error. Details about the return value:
1874  *
1875  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1876  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1877  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1878  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1879  *
1880  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1881  *
1882  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1883  *
1884  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1885  *
1886  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1887  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1888  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1889  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1890  *
1891  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1892  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1893  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1894  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1895  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1896  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1897  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1898  * locks can't be held over the syscall boundary.
1899  *
1900  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1901  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1902  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1903  *
1904  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1905  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1906  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1907  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1908  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1909  *
1910  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1911  *
1912  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1913  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1914  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1915  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1916  */
1917 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1918                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1919                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1920                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1921 {
1922         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1923                 return -EINVAL;
1924
1925         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1926                                        pages, vmas, locked);
1927 }
1928 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1929
1930 #else /* CONFIG_MMU */
1931 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1932                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1933                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1934                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1935 {
1936         return 0;
1937 }
1938
1939 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1940                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1941                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1942                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1943 {
1944         return 0;
1945 }
1946 #endif /* !CONFIG_MMU */
1947
1948 /**
1949  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1950  * @start:      starting user address
1951  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1952  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1953  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1954  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1955  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1956  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1957  *              Or NULL if the caller does not require them.
1958  *
1959  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1960  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1961  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1962  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1963  */
1964 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1965                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1966                 struct vm_area_struct **vmas)
1967 {
1968         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1969                 return -EINVAL;
1970
1971         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1972                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1973 }
1974 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1975
1976 /**
1977  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
1978  *
1979  * @start:      starting user address
1980  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1981  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1982  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1983  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1984  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1985  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1986  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1987  *              utilised. Lock must initially be held.
1988  *
1989  * It is suitable to replace the form:
1990  *
1991  *      mmap_read_lock(mm);
1992  *      do_something()
1993  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1994  *      mmap_read_unlock(mm);
1995  *
1996  *  to:
1997  *
1998  *      int locked = 1;
1999  *      mmap_read_lock(mm);
2000  *      do_something()
2001  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
2002  *      if (locked)
2003  *          mmap_read_unlock(mm);
2004  *
2005  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2006  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2007  * get_user_pages_unlocked().
2008  *
2009  */
2010 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2011                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2012                            int *locked)
2013 {
2014         /*
2015          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2016          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2017          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2018          * disallow this option for now.
2019          */
2020         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2021                 return -EINVAL;
2022         /*
2023          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2024          * never directly by the caller, so enforce that:
2025          */
2026         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2027                 return -EINVAL;
2028
2029         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2030                                        pages, NULL, locked,
2031                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2032 }
2033 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2034
2035 /*
2036  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2037  *
2038  *      mmap_read_lock(mm);
2039  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2040  *      mmap_read_unlock(mm);
2041  *
2042  *  with:
2043  *
2044  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2045  *
2046  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2047  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2048  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2049  */
2050 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2051                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2052 {
2053         struct mm_struct *mm = current->mm;
2054         int locked = 1;
2055         long ret;
2056
2057         /*
2058          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2059          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2060          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2061          * disallow this option for now.
2062          */
2063         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2064                 return -EINVAL;
2065
2066         mmap_read_lock(mm);
2067         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2068                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2069         if (locked)
2070                 mmap_read_unlock(mm);
2071         return ret;
2072 }
2073 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2074
2075 /*
2076  * Fast GUP
2077  *
2078  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2079  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2080  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2081  * block any THP splits.
2082  *
2083  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2084  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2085  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2086  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2087  *
2088  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2089  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2090  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2091  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2092  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2093  *
2094  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2095  * are currently made:
2096  *
2097  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2098  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2099  *
2100  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2101  *
2102  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2103  *
2104  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2105  *
2106  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2107  */
2108 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2109
2110 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2111                                             unsigned int flags,
2112                                             struct page **pages)
2113 {
2114         while ((*nr) - nr_start) {
2115                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2116
2117                 ClearPageReferenced(page);
2118                 if (flags & FOLL_PIN)
2119                         unpin_user_page(page);
2120                 else
2121                         put_page(page);
2122         }
2123 }
2124
2125 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2126 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2127                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2128 {
2129         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2130         int nr_start = *nr, ret = 0;
2131         pte_t *ptep, *ptem;
2132
2133         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2134         do {
2135                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2136                 struct page *head, *page;
2137
2138                 /*
2139                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2140                  * path using the pte_protnone check.
2141                  */
2142                 if (pte_protnone(pte))
2143                         goto pte_unmap;
2144
2145                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2146                         goto pte_unmap;
2147
2148                 if (pte_devmap(pte)) {
2149                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2150                                 goto pte_unmap;
2151
2152                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2153                         if (unlikely(!pgmap)) {
2154                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2155                                 goto pte_unmap;
2156                         }
2157                 } else if (pte_special(pte))
2158                         goto pte_unmap;
2159
2160                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2161                 page = pte_page(pte);
2162
2163                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2164                 if (!head)
2165                         goto pte_unmap;
2166
2167                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2168                         put_compound_head(head, 1, flags);
2169                         goto pte_unmap;
2170                 }
2171
2172                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2173                         put_compound_head(head, 1, flags);
2174                         goto pte_unmap;
2175                 }
2176
2177                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2178
2179                 /*
2180                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2181                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2182                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2183                  * details.
2184                  */
2185                 if (flags & FOLL_PIN) {
2186                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2187                         if (ret) {
2188                                 unpin_user_page(page);
2189                                 goto pte_unmap;
2190                         }
2191                 }
2192                 SetPageReferenced(page);
2193                 pages[*nr] = page;
2194                 (*nr)++;
2195
2196         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2197
2198         ret = 1;
2199
2200 pte_unmap:
2201         if (pgmap)
2202                 put_dev_pagemap(pgmap);
2203         pte_unmap(ptem);
2204         return ret;
2205 }
2206 #else
2207
2208 /*
2209  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2210  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2211  * to be special.
2212  *
2213  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2214  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2215  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2216  */
2217 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2218                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2219 {
2220         return 0;
2221 }
2222 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2223
2224 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2225 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2226                              unsigned long end, unsigned int flags,
2227                              struct page **pages, int *nr)
2228 {
2229         int nr_start = *nr;
2230         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2231         int ret = 1;
2232
2233         do {
2234                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2235
2236                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2237                 if (unlikely(!pgmap)) {
2238                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2239                         ret = 0;
2240                         break;
2241                 }
2242                 SetPageReferenced(page);
2243                 pages[*nr] = page;
2244                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2245                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2246                         ret = 0;
2247                         break;
2248                 }
2249                 (*nr)++;
2250                 pfn++;
2251         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2252
2253         put_dev_pagemap(pgmap);
2254         return ret;
2255 }
2256
2257 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2258                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2259                                  struct page **pages, int *nr)
2260 {
2261         unsigned long fault_pfn;
2262         int nr_start = *nr;
2263
2264         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2265         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2266                 return 0;
2267
2268         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2269                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2270                 return 0;
2271         }
2272         return 1;
2273 }
2274
2275 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2276                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2277                                  struct page **pages, int *nr)
2278 {
2279         unsigned long fault_pfn;
2280         int nr_start = *nr;
2281
2282         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2283         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2284                 return 0;
2285
2286         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2287                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2288                 return 0;
2289         }
2290         return 1;
2291 }
2292 #else
2293 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2294                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2295                                  struct page **pages, int *nr)
2296 {
2297         BUILD_BUG();
2298         return 0;
2299 }
2300
2301 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2302                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2303                                  struct page **pages, int *nr)
2304 {
2305         BUILD_BUG();
2306         return 0;
2307 }
2308 #endif
2309
2310 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2311                            unsigned long end, struct page **pages)
2312 {
2313         int nr;
2314
2315         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2316                 pages[nr++] = page++;
2317
2318         return nr;
2319 }
2320
2321 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2322 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2323                                       unsigned long sz)
2324 {
2325         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2326         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2327 }
2328
2329 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2330                        unsigned long end, unsigned int flags,
2331                        struct page **pages, int *nr)
2332 {
2333         unsigned long pte_end;
2334         struct page *head, *page;
2335         pte_t pte;
2336         int refs;
2337
2338         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2339         if (pte_end < end)
2340                 end = pte_end;
2341
2342         pte = huge_ptep_get(ptep);
2343
2344         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2345                 return 0;
2346
2347         /* hugepages are never "special" */
2348         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2349
2350         head = pte_page(pte);
2351         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2352         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2353
2354         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2355         if (!head)
2356                 return 0;
2357
2358         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2359                 put_compound_head(head, refs, flags);
2360                 return 0;
2361         }
2362
2363         *nr += refs;
2364         SetPageReferenced(head);
2365         return 1;
2366 }
2367
2368 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2369                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2370                 struct page **pages, int *nr)
2371 {
2372         pte_t *ptep;
2373         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2374         unsigned long next;
2375
2376         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2377         do {
2378                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2379                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2380                         return 0;
2381         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2382
2383         return 1;
2384 }
2385 #else
2386 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2387                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2388                 struct page **pages, int *nr)
2389 {
2390         return 0;
2391 }
2392 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2393
2394 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2395                         unsigned long end, unsigned int flags,
2396                         struct page **pages, int *nr)
2397 {
2398         struct page *head, *page;
2399         int refs;
2400
2401         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2402                 return 0;
2403
2404         if (pmd_devmap(orig)) {
2405                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2406                         return 0;
2407                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2408                                              pages, nr);
2409         }
2410
2411         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2412         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2413
2414         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2415         if (!head)
2416                 return 0;
2417
2418         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2419                 put_compound_head(head, refs, flags);
2420                 return 0;
2421         }
2422
2423         *nr += refs;
2424         SetPageReferenced(head);
2425         return 1;
2426 }
2427
2428 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2429                         unsigned long end, unsigned int flags,
2430                         struct page **pages, int *nr)
2431 {
2432         struct page *head, *page;
2433         int refs;
2434
2435         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2436                 return 0;
2437
2438         if (pud_devmap(orig)) {
2439                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2440                         return 0;
2441                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2442                                              pages, nr);
2443         }
2444
2445         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2446         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2447
2448         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2449         if (!head)
2450                 return 0;
2451
2452         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2453                 put_compound_head(head, refs, flags);
2454                 return 0;
2455         }
2456
2457         *nr += refs;
2458         SetPageReferenced(head);
2459         return 1;
2460 }
2461
2462 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2463                         unsigned long end, unsigned int flags,
2464                         struct page **pages, int *nr)
2465 {
2466         int refs;
2467         struct page *head, *page;
2468
2469         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2470                 return 0;
2471
2472         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2473
2474         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2475         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2476
2477         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2478         if (!head)
2479                 return 0;
2480
2481         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2482                 put_compound_head(head, refs, flags);
2483                 return 0;
2484         }
2485
2486         *nr += refs;
2487         SetPageReferenced(head);
2488         return 1;
2489 }
2490
2491 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2492                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2493 {
2494         unsigned long next;
2495         pmd_t *pmdp;
2496
2497         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2498         do {
2499                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2500
2501                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2502                 if (!pmd_present(pmd))
2503                         return 0;
2504
2505                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2506                              pmd_devmap(pmd))) {
2507                         /*
2508                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2509                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2510                          * can be serialised against THP migration.
2511                          */
2512                         if (pmd_protnone(pmd))
2513                                 return 0;
2514
2515                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2516                                 pages, nr))
2517                                 return 0;
2518
2519                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2520                         /*
2521                          * architecture have different format for hugetlbfs
2522                          * pmd format and THP pmd format
2523                          */
2524                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2525                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2526                                 return 0;
2527                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2528                         return 0;
2529         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2530
2531         return 1;
2532 }
2533
2534 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2535                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2536 {
2537         unsigned long next;
2538         pud_t *pudp;
2539
2540         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2541         do {
2542                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2543
2544                 next = pud_addr_end(addr, end);
2545                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2546                         return 0;
2547                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2548                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2549                                           pages, nr))
2550                                 return 0;
2551                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2552                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2553                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2554                                 return 0;
2555                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2556                         return 0;
2557         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2558
2559         return 1;
2560 }
2561
2562 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2563                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2564 {
2565         unsigned long next;
2566         p4d_t *p4dp;
2567
2568         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2569         do {
2570                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2571
2572                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2573                 if (p4d_none(p4d))
2574                         return 0;
2575                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2576                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2577                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2578                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2579                                 return 0;
2580                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2581                         return 0;
2582         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2583
2584         return 1;
2585 }
2586
2587 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2588                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2589 {
2590         unsigned long next;
2591         pgd_t *pgdp;
2592
2593         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2594         do {
2595                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2596
2597                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2598                 if (pgd_none(pgd))
2599                         return;
2600                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2601                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2602                                           pages, nr))
2603                                 return;
2604                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2605                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2606                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2607                                 return;
2608                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2609                         return;
2610         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2611 }
2612 #else
2613 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2614                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2615 {
2616 }
2617 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2618
2619 #ifndef gup_fast_permitted
2620 /*
2621  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2622  * we need to fall back to the slow version:
2623  */
2624 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2625 {
2626         return true;
2627 }
2628 #endif
2629
2630 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2631                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2632 {
2633         int ret;
2634
2635         /*
2636          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2637          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2638          */
2639         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2640                 mmap_read_lock(current->mm);
2641                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2642                                             start, nr_pages,
2643                                             pages, NULL, gup_flags);
2644                 mmap_read_unlock(current->mm);
2645         } else {
2646                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2647                                               pages, gup_flags);
2648         }
2649
2650         return ret;
2651 }
2652
2653 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2654                                             unsigned long end,
2655                                             unsigned int gup_flags,
2656                                             struct page **pages)
2657 {
2658         unsigned long flags;
2659         int nr_pinned = 0;
2660         unsigned seq;
2661
2662         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2663             !gup_fast_permitted(start, end))
2664                 return 0;
2665
2666         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2667                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2668                 if (seq & 1)
2669                         return 0;
2670         }
2671
2672         /*
2673          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2674          * general purpose use of this routine.
2675          *
2676          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2677          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2678          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2679          *
2680          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2681          * that come from THPs splitting.
2682          */
2683         local_irq_save(flags);
2684         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2685         local_irq_restore(flags);
2686
2687         /*
2688          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2689          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2690          */
2691         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2692                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2693                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2694                         return 0;
2695                 }
2696         }
2697         return nr_pinned;
2698 }
2699
2700 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2701                                         unsigned long nr_pages,
2702                                         unsigned int gup_flags,
2703                                         struct page **pages)
2704 {
2705         unsigned long len, end;
2706         unsigned long nr_pinned;
2707         int ret;
2708
2709         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2710                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2711                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2712                 return -EINVAL;
2713
2714         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2715                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2716
2717         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2718                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2719
2720         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2721         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2722         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2723                 return 0;
2724         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2725                 return -EFAULT;
2726
2727         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2728         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2729                 return nr_pinned;
2730
2731         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2732         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2733         pages += nr_pinned;
2734         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2735                                       pages);
2736         if (ret < 0) {
2737                 /*
2738                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2739                  * returning -errno is not an option
2740                  */
2741                 if (nr_pinned)
2742                         return nr_pinned;
2743                 return ret;
2744         }
2745         return ret + nr_pinned;
2746 }
2747
2748 /**
2749  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2750  * @start:      starting user address
2751  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2752  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2753  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2754  *              Should be at least nr_pages long.
2755  *
2756  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2757  * the regular GUP.
2758  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2759  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2760  *
2761  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2762  * pages pinned.
2763  *
2764  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2765  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2766  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2767  */
2768 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2769                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2770 {
2771         int nr_pinned;
2772         /*
2773          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2774          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2775          *
2776          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2777          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2778          */
2779         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2780
2781         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2782                                                  pages);
2783
2784         /*
2785          * As specified in the API description above, this routine is not
2786          * allowed to return negative values. However, the common core
2787          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2788          * Therefore, correct for that here:
2789          */
2790         if (nr_pinned < 0)
2791                 nr_pinned = 0;
2792
2793         return nr_pinned;
2794 }
2795 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2796
2797 /**
2798  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2799  * @start:      starting user address
2800  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2801  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2802  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2803  *              Should be at least nr_pages long.
2804  *
2805  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2806  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2807  * calling get_user_pages().
2808  *
2809  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2810  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2811  * -errno.
2812  */
2813 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2814                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2815 {
2816         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2817                 return -EINVAL;
2818
2819         /*
2820          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2821          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2822          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2823          * request.
2824          */
2825         gup_flags |= FOLL_GET;
2826         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2827 }
2828 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2829
2830 /**
2831  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2832  *
2833  * @start:      starting user address
2834  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2835  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2836  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2837  *              Should be at least nr_pages long.
2838  *
2839  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2840  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2841  * the arguments here are identical.
2842  *
2843  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2844  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2845  */
2846 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2847                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2848 {
2849         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2850         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2851                 return -EINVAL;
2852
2853         gup_flags |= FOLL_PIN;
2854         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2855 }
2856 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2857
2858 /*
2859  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2860  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2861  *
2862  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2863  */
2864 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2865                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2866 {
2867         int nr_pinned;
2868
2869         /*
2870          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2871          * rules require returning 0, rather than -errno:
2872          */
2873         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2874                 return 0;
2875         /*
2876          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2877          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2878          */
2879         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2880         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2881                                                  pages);
2882         /*
2883          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2884          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2885          * correct for that here:
2886          */
2887         if (nr_pinned < 0)
2888                 nr_pinned = 0;
2889
2890         return nr_pinned;
2891 }
2892 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2893
2894 /**
2895  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2896  *
2897  * @mm:         mm_struct of target mm
2898  * @start:      starting user address
2899  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2900  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2901  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2902  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2903  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2904  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2905  *              Or NULL if the caller does not require them.
2906  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2907  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2908  *              utilised. Lock must initially be held.
2909  *
2910  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2911  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2912  * the arguments here are identical.
2913  *
2914  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2915  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2916  */
2917 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2918                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2919                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2920                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2921 {
2922         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2923         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2924                 return -EINVAL;
2925
2926         gup_flags |= FOLL_PIN;
2927         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2928                                        pages, vmas, locked);
2929 }
2930 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2931
2932 /**
2933  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2934  *
2935  * @start:      starting user address
2936  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2937  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2938  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2939  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2940  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2941  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2942  *              Or NULL if the caller does not require them.
2943  *
2944  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2945  * FOLL_PIN is set.
2946  *
2947  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2948  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2949  */
2950 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2951                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2952                     struct vm_area_struct **vmas)
2953 {
2954         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2955         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2956                 return -EINVAL;
2957
2958         gup_flags |= FOLL_PIN;
2959         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2960                                      pages, vmas, gup_flags);
2961 }
2962 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2963
2964 /*
2965  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2966  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2967  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2968  */
2969 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2970                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2971 {
2972         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2973         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2974                 return -EINVAL;
2975
2976         gup_flags |= FOLL_PIN;
2977         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2978 }
2979 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2980
2981 /*
2982  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2983  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2984  * FOLL_GET.
2985  */
2986 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2987                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2988                            int *locked)
2989 {
2990         /*
2991          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2992          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2993          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2994          * disallow this option for now.
2995          */
2996         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2997                 return -EINVAL;
2998
2999         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3000         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3001                 return -EINVAL;
3002
3003         gup_flags |= FOLL_PIN;
3004         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3005                                        pages, NULL, locked,
3006                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3007 }
3008 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);