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