Merge branch 'stable/for-linus-5.15' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #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  * try_get_compound_head() - return the compound head page with refcount
67  * appropriately incremented, or NULL if that failed.
68  *
69  * This handles potential refcount overflow correctly. It also works correctly
70  * for various lockless get_user_pages()-related callers, due to the use of
71  * page_cache_add_speculative().
72  *
73  * Even though the name includes "compound_head", this function is still
74  * appropriate for callers that have a non-compound @page to get.
75  *
76  * @page:  pointer to page to be gotten
77  * @refs:  the value to add to the page's refcount
78  *
79  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
80  * NULL upon failure.
81  */
82 struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
83 {
84         struct page *head = compound_head(page);
85
86         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
87                 return NULL;
88         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
89                 return NULL;
90
91         /*
92          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
93          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
94          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
95          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
96          * we were given anymore.
97          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
98          * belong together.
99          */
100         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
101                 put_page_refs(head, refs);
102                 return NULL;
103         }
104
105         return head;
106 }
107
108 /**
109  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
110  * flags-dependent amount.
111  *
112  * Even though the name includes "compound_head", this function is still
113  * appropriate for callers that have a non-compound @page to get.
114  *
115  * @page:  pointer to page to be grabbed
116  * @refs:  the value to (effectively) add to the page's refcount
117  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
118  *
119  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
120  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
121  *
122  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
123  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
124  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
125  *
126  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by @refs.
127  *
128  *    FOLL_PIN on compound pages that are > two pages long: page's refcount will
129  *    be incremented by @refs, and page[2].hpage_pinned_refcount will be
130  *    incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
131  *
132  *    FOLL_PIN on normal pages, or compound pages that are two pages long:
133  *    page's refcount will be incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
134  *
135  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
136  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
137  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
138  * is also emitted.
139  */
140 struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
141                                     int refs, unsigned int flags)
142 {
143         if (flags & FOLL_GET)
144                 return try_get_compound_head(page, refs);
145         else if (flags & FOLL_PIN) {
146                 /*
147                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
148                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
149                  * path.
150                  */
151                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
152                              !is_pinnable_page(page)))
153                         return NULL;
154
155                 /*
156                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
157                  * point, the result won't be stable.
158                  */
159                 page = try_get_compound_head(page, refs);
160                 if (!page)
161                         return NULL;
162
163                 /*
164                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
165                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
166                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
167                  *
168                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
169                  * field at least once, so that the page really is pinned.
170                  * That's why the refcount from the earlier
171                  * try_get_compound_head() is left intact.
172                  */
173                 if (hpage_pincount_available(page))
174                         hpage_pincount_add(page, refs);
175                 else
176                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
177
178                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
179                                     refs);
180
181                 return page;
182         }
183
184         WARN_ON_ONCE(1);
185         return NULL;
186 }
187
188 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
189 {
190         if (flags & FOLL_PIN) {
191                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
192                                     refs);
193
194                 if (hpage_pincount_available(page))
195                         hpage_pincount_sub(page, refs);
196                 else
197                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
198         }
199
200         put_page_refs(page, refs);
201 }
202
203 /**
204  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
205  *
206  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
207  *
208  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
209  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
210  *
211  * @page:    pointer to page to be grabbed
212  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
213  *
214  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
215  * time. Cases: please see the try_grab_compound_head() documentation, with
216  * "refs=1".
217  *
218  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
219  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
220  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
221  */
222 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
223 {
224         if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
225                 return true;
226
227         return try_grab_compound_head(page, 1, flags);
228 }
229
230 /**
231  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
232  * @page:            pointer to page to be released
233  *
234  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
235  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
236  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
237  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
238  */
239 void unpin_user_page(struct page *page)
240 {
241         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
244
245 static inline void compound_range_next(unsigned long i, unsigned long npages,
246                                        struct page **list, struct page **head,
247                                        unsigned int *ntails)
248 {
249         struct page *next, *page;
250         unsigned int nr = 1;
251
252         if (i >= npages)
253                 return;
254
255         next = *list + i;
256         page = compound_head(next);
257         if (PageCompound(page) && compound_order(page) >= 1)
258                 nr = min_t(unsigned int,
259                            page + compound_nr(page) - next, npages - i);
260
261         *head = page;
262         *ntails = nr;
263 }
264
265 #define for_each_compound_range(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
266         for (__i = 0, \
267              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
268              __i < __npages; __i += __ntails, \
269              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
270
271 static inline void compound_next(unsigned long i, unsigned long npages,
272                                  struct page **list, struct page **head,
273                                  unsigned int *ntails)
274 {
275         struct page *page;
276         unsigned int nr;
277
278         if (i >= npages)
279                 return;
280
281         page = compound_head(list[i]);
282         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
283                 if (compound_head(list[nr]) != page)
284                         break;
285         }
286
287         *head = page;
288         *ntails = nr - i;
289 }
290
291 #define for_each_compound_head(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
292         for (__i = 0, \
293              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
294              __i < __npages; __i += __ntails, \
295              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
296
297 /**
298  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
299  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
300  * @npages: number of pages in the @pages array.
301  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
302  *
303  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
304  * variants called on that page.
305  *
306  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
307  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
308  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
309  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
310  *
311  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
312  *
313  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
314  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
315  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
316  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
317  *
318  */
319 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
320                                  bool make_dirty)
321 {
322         unsigned long index;
323         struct page *head;
324         unsigned int ntails;
325
326         if (!make_dirty) {
327                 unpin_user_pages(pages, npages);
328                 return;
329         }
330
331         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails) {
332                 /*
333                  * Checking PageDirty at this point may race with
334                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
335                  * cases:
336                  *
337                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
338                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
339                  * because clear_page_dirty_for_io() called
340                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
341                  * However, now the page is going to get written back,
342                  * which meets the original intention of setting it
343                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
344                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
345                  * back.
346                  *
347                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
348                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
349                  * written back, so it gets written back again in the
350                  * next writeback cycle. This is harmless.
351                  */
352                 if (!PageDirty(head))
353                         set_page_dirty_lock(head);
354                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
355         }
356 }
357 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
358
359 /**
360  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
361  * gup-pinned page range
362  *
363  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
364  * @npages: number of consecutive pages to release.
365  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
366  *
367  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
368  * pin_user_pages() variants called on that page.
369  *
370  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
371  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
372  * page range was previously listed as clean.
373  *
374  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
375  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
376  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
377  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
378  *
379  */
380 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
381                                       bool make_dirty)
382 {
383         unsigned long index;
384         struct page *head;
385         unsigned int ntails;
386
387         for_each_compound_range(index, &page, npages, head, ntails) {
388                 if (make_dirty && !PageDirty(head))
389                         set_page_dirty_lock(head);
390                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
391         }
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
394
395 /**
396  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
397  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
398  * @npages: number of pages in the @pages array.
399  *
400  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
401  *
402  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
403  */
404 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
405 {
406         unsigned long index;
407         struct page *head;
408         unsigned int ntails;
409
410         /*
411          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
412          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
413          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
414          */
415         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
416                 return;
417
418         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails)
419                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
420 }
421 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
422
423 /*
424  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
425  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
426  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
427  */
428 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
429 {
430         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
431                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
432 }
433
434 #ifdef CONFIG_MMU
435 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
436                 unsigned int flags)
437 {
438         /*
439          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
440          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
441          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
442          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
443          * But we can only make this optimization where a hole would surely
444          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
445          */
446         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
447                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
448                 return ERR_PTR(-EFAULT);
449         return NULL;
450 }
451
452 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
453                 pte_t *pte, unsigned int flags)
454 {
455         /* No page to get reference */
456         if (flags & FOLL_GET)
457                 return -EFAULT;
458
459         if (flags & FOLL_TOUCH) {
460                 pte_t entry = *pte;
461
462                 if (flags & FOLL_WRITE)
463                         entry = pte_mkdirty(entry);
464                 entry = pte_mkyoung(entry);
465
466                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
467                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
468                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
469                 }
470         }
471
472         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
473         return -EEXIST;
474 }
475
476 /*
477  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
478  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
479  */
480 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
481 {
482         return pte_write(pte) ||
483                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
484 }
485
486 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
487                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
488                 struct dev_pagemap **pgmap)
489 {
490         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
491         struct page *page;
492         spinlock_t *ptl;
493         pte_t *ptep, pte;
494         int ret;
495
496         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
497         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
498                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
499                 return ERR_PTR(-EINVAL);
500 retry:
501         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
502                 return no_page_table(vma, flags);
503
504         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
505         pte = *ptep;
506         if (!pte_present(pte)) {
507                 swp_entry_t entry;
508                 /*
509                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
510                  * even while it is being migrated, so for that case we
511                  * need migration_entry_wait().
512                  */
513                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
514                         goto no_page;
515                 if (pte_none(pte))
516                         goto no_page;
517                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
518                 if (!is_migration_entry(entry))
519                         goto no_page;
520                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
521                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
522                 goto retry;
523         }
524         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
525                 goto no_page;
526         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
527                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
528                 return NULL;
529         }
530
531         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
532         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
533                 /*
534                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
535                  * case since they are only valid while holding the pgmap
536                  * reference.
537                  */
538                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
539                 if (*pgmap)
540                         page = pte_page(pte);
541                 else
542                         goto no_page;
543         } else if (unlikely(!page)) {
544                 if (flags & FOLL_DUMP) {
545                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
546                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
547                         goto out;
548                 }
549
550                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
551                         page = pte_page(pte);
552                 } else {
553                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
554                         page = ERR_PTR(ret);
555                         goto out;
556                 }
557         }
558
559         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
560         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
561                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
562                 goto out;
563         }
564         /*
565          * We need to make the page accessible if and only if we are going
566          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
567          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
568          */
569         if (flags & FOLL_PIN) {
570                 ret = arch_make_page_accessible(page);
571                 if (ret) {
572                         unpin_user_page(page);
573                         page = ERR_PTR(ret);
574                         goto out;
575                 }
576         }
577         if (flags & FOLL_TOUCH) {
578                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
579                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
580                         set_page_dirty(page);
581                 /*
582                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
583                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
584                  * mark_page_accessed().
585                  */
586                 mark_page_accessed(page);
587         }
588         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
589                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
590                 if (PageTransCompound(page))
591                         goto out;
592
593                 /*
594                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
595                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
596                  * which might bounce very badly if there is contention.
597                  *
598                  * If the page is already locked, we don't need to
599                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
600                  * when it attempts to reclaim the page.
601                  */
602                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
603                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
604                         /*
605                          * Because we lock page here, and migration is
606                          * blocked by the pte's page reference, and we
607                          * know the page is still mapped, we don't even
608                          * need to check for file-cache page truncation.
609                          */
610                         mlock_vma_page(page);
611                         unlock_page(page);
612                 }
613         }
614 out:
615         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
616         return page;
617 no_page:
618         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
619         if (!pte_none(pte))
620                 return NULL;
621         return no_page_table(vma, flags);
622 }
623
624 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
625                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
626                                     unsigned int flags,
627                                     struct follow_page_context *ctx)
628 {
629         pmd_t *pmd, pmdval;
630         spinlock_t *ptl;
631         struct page *page;
632         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
633
634         pmd = pmd_offset(pudp, address);
635         /*
636          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
637          * on the stack so that it will stop changing under the code.
638          */
639         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
640         if (pmd_none(pmdval))
641                 return no_page_table(vma, flags);
642         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
643                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
644                 if (page)
645                         return page;
646                 return no_page_table(vma, flags);
647         }
648         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
649                 page = follow_huge_pd(vma, address,
650                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
651                                       PMD_SHIFT);
652                 if (page)
653                         return page;
654                 return no_page_table(vma, flags);
655         }
656 retry:
657         if (!pmd_present(pmdval)) {
658                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
659                         return no_page_table(vma, flags);
660                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
661                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
662                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
663                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
664                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
665                 /*
666                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
667                  * mmap_lock is held in read mode
668                  */
669                 if (pmd_none(pmdval))
670                         return no_page_table(vma, flags);
671                 goto retry;
672         }
673         if (pmd_devmap(pmdval)) {
674                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
675                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
676                 spin_unlock(ptl);
677                 if (page)
678                         return page;
679         }
680         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
681                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
682
683         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
684                 return no_page_table(vma, flags);
685
686 retry_locked:
687         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
688         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
689                 spin_unlock(ptl);
690                 return no_page_table(vma, flags);
691         }
692         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
693                 spin_unlock(ptl);
694                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
695                         return no_page_table(vma, flags);
696                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
697                 goto retry_locked;
698         }
699         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
700                 spin_unlock(ptl);
701                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
702         }
703         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
704                 int ret;
705                 page = pmd_page(*pmd);
706                 if (is_huge_zero_page(page)) {
707                         spin_unlock(ptl);
708                         ret = 0;
709                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
710                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
711                                 ret = -EBUSY;
712                 } else {
713                         spin_unlock(ptl);
714                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
715                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
716                 }
717
718                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
719                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
720         }
721         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
722         spin_unlock(ptl);
723         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
724         return page;
725 }
726
727 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
728                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
729                                     unsigned int flags,
730                                     struct follow_page_context *ctx)
731 {
732         pud_t *pud;
733         spinlock_t *ptl;
734         struct page *page;
735         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
736
737         pud = pud_offset(p4dp, address);
738         if (pud_none(*pud))
739                 return no_page_table(vma, flags);
740         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
741                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
742                 if (page)
743                         return page;
744                 return no_page_table(vma, flags);
745         }
746         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
747                 page = follow_huge_pd(vma, address,
748                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
749                                       PUD_SHIFT);
750                 if (page)
751                         return page;
752                 return no_page_table(vma, flags);
753         }
754         if (pud_devmap(*pud)) {
755                 ptl = pud_lock(mm, pud);
756                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
757                 spin_unlock(ptl);
758                 if (page)
759                         return page;
760         }
761         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
762                 return no_page_table(vma, flags);
763
764         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
765 }
766
767 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
768                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
769                                     unsigned int flags,
770                                     struct follow_page_context *ctx)
771 {
772         p4d_t *p4d;
773         struct page *page;
774
775         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
776         if (p4d_none(*p4d))
777                 return no_page_table(vma, flags);
778         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
779         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
780                 return no_page_table(vma, flags);
781
782         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
783                 page = follow_huge_pd(vma, address,
784                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
785                                       P4D_SHIFT);
786                 if (page)
787                         return page;
788                 return no_page_table(vma, flags);
789         }
790         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
791 }
792
793 /**
794  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
795  * @vma: vm_area_struct mapping @address
796  * @address: virtual address to look up
797  * @flags: flags modifying lookup behaviour
798  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
799  *       pointer to output page_mask
800  *
801  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
802  *
803  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
804  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
805  *
806  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
807  *
808  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
809  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
810  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
811  */
812 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
813                               unsigned long address, unsigned int flags,
814                               struct follow_page_context *ctx)
815 {
816         pgd_t *pgd;
817         struct page *page;
818         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
819
820         ctx->page_mask = 0;
821
822         /* make this handle hugepd */
823         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
824         if (!IS_ERR(page)) {
825                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
826                 return page;
827         }
828
829         pgd = pgd_offset(mm, address);
830
831         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
832                 return no_page_table(vma, flags);
833
834         if (pgd_huge(*pgd)) {
835                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
836                 if (page)
837                         return page;
838                 return no_page_table(vma, flags);
839         }
840         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
841                 page = follow_huge_pd(vma, address,
842                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
843                                       PGDIR_SHIFT);
844                 if (page)
845                         return page;
846                 return no_page_table(vma, flags);
847         }
848
849         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
850 }
851
852 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
853                          unsigned int foll_flags)
854 {
855         struct follow_page_context ctx = { NULL };
856         struct page *page;
857
858         if (vma_is_secretmem(vma))
859                 return NULL;
860
861         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
862         if (ctx.pgmap)
863                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
864         return page;
865 }
866
867 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
868                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
869                 struct page **page)
870 {
871         pgd_t *pgd;
872         p4d_t *p4d;
873         pud_t *pud;
874         pmd_t *pmd;
875         pte_t *pte;
876         int ret = -EFAULT;
877
878         /* user gate pages are read-only */
879         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
880                 return -EFAULT;
881         if (address > TASK_SIZE)
882                 pgd = pgd_offset_k(address);
883         else
884                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
885         if (pgd_none(*pgd))
886                 return -EFAULT;
887         p4d = p4d_offset(pgd, address);
888         if (p4d_none(*p4d))
889                 return -EFAULT;
890         pud = pud_offset(p4d, address);
891         if (pud_none(*pud))
892                 return -EFAULT;
893         pmd = pmd_offset(pud, address);
894         if (!pmd_present(*pmd))
895                 return -EFAULT;
896         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
897         pte = pte_offset_map(pmd, address);
898         if (pte_none(*pte))
899                 goto unmap;
900         *vma = get_gate_vma(mm);
901         if (!page)
902                 goto out;
903         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
904         if (!*page) {
905                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
906                         goto unmap;
907                 *page = pte_page(*pte);
908         }
909         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
910                 ret = -ENOMEM;
911                 goto unmap;
912         }
913 out:
914         ret = 0;
915 unmap:
916         pte_unmap(pte);
917         return ret;
918 }
919
920 /*
921  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
922  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
923  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
924  */
925 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
926                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
927 {
928         unsigned int fault_flags = 0;
929         vm_fault_t ret;
930
931         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
932         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
933                 return -ENOENT;
934         if (*flags & FOLL_WRITE)
935                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
936         if (*flags & FOLL_REMOTE)
937                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
938         if (locked)
939                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
940         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
941                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
942         if (*flags & FOLL_TRIED) {
943                 /*
944                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
945                  * can co-exist
946                  */
947                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
948         }
949
950         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
951         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
952                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
953
954                 if (err)
955                         return err;
956                 BUG();
957         }
958
959         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
960                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
961                         *locked = 0;
962                 return -EBUSY;
963         }
964
965         /*
966          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
967          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
968          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
969          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
970          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
971          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
972          * reCOWed by userspace write).
973          */
974         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
975                 *flags |= FOLL_COW;
976         return 0;
977 }
978
979 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
980 {
981         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
982         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
983         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
984
985         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
986                 return -EFAULT;
987
988         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
989                 return -EFAULT;
990
991         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
992                 return -EOPNOTSUPP;
993
994         if (vma_is_secretmem(vma))
995                 return -EFAULT;
996
997         if (write) {
998                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
999                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1000                                 return -EFAULT;
1001                         /*
1002                          * We used to let the write,force case do COW in a
1003                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1004                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1005                          * executable, without corrupting the file (yet only
1006                          * when that file had been opened for writing!).
1007                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1008                          * just reject it.
1009                          */
1010                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1011                                 return -EFAULT;
1012                 }
1013         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1014                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1015                         return -EFAULT;
1016                 /*
1017                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1018                  * have VM_MAYREAD set?
1019                  */
1020                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1021                         return -EFAULT;
1022         }
1023         /*
1024          * gups are always data accesses, not instruction
1025          * fetches, so execute=false here
1026          */
1027         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1028                 return -EFAULT;
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 /**
1033  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1034  * @mm:         mm_struct of target mm
1035  * @start:      starting user address
1036  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1037  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1038  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1039  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1040  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1041  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1042  *              Or NULL if the caller does not require them.
1043  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1044  *
1045  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1046  * number requested), or an error. Details about the return value:
1047  *
1048  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1049  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1050  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1051  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1052  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1053  *
1054  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1055  *
1056  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1057  *
1058  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1059  *
1060  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1061  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1062  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1063  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1064  *
1065  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1066  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1067  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1068  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1069  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1070  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1071  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1072  * locks can't be held over the syscall boundary.
1073  *
1074  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1075  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1076  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1077  * before put_page is called.
1078  *
1079  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1080  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1081  * have FOLL_NOWAIT.
1082  *
1083  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1084  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1085  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1086  * reading or writing and will not be released.
1087  *
1088  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1089  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1090  * you need some special @gup_flags.
1091  */
1092 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1093                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1094                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1095                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1096 {
1097         long ret = 0, i = 0;
1098         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1099         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1100
1101         if (!nr_pages)
1102                 return 0;
1103
1104         start = untagged_addr(start);
1105
1106         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1107
1108         /*
1109          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1110          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1111          * using the address space
1112          */
1113         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1114                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1115
1116         do {
1117                 struct page *page;
1118                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1119                 unsigned int page_increm;
1120
1121                 /* first iteration or cross vma bound */
1122                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1123                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1124                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1125                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1126                                                 gup_flags, &vma,
1127                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1128                                 if (ret)
1129                                         goto out;
1130                                 ctx.page_mask = 0;
1131                                 goto next_page;
1132                         }
1133
1134                         if (!vma) {
1135                                 ret = -EFAULT;
1136                                 goto out;
1137                         }
1138                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1139                         if (ret)
1140                                 goto out;
1141
1142                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1143                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1144                                                 &start, &nr_pages, i,
1145                                                 gup_flags, locked);
1146                                 if (locked && *locked == 0) {
1147                                         /*
1148                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1149                                          * and we've lost mmap_lock.
1150                                          * We must stop here.
1151                                          */
1152                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1153                                         goto out;
1154                                 }
1155                                 continue;
1156                         }
1157                 }
1158 retry:
1159                 /*
1160                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1161                  * potentially allocating memory.
1162                  */
1163                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1164                         ret = -EINTR;
1165                         goto out;
1166                 }
1167                 cond_resched();
1168
1169                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1170                 if (!page) {
1171                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1172                         switch (ret) {
1173                         case 0:
1174                                 goto retry;
1175                         case -EBUSY:
1176                                 ret = 0;
1177                                 fallthrough;
1178                         case -EFAULT:
1179                         case -ENOMEM:
1180                         case -EHWPOISON:
1181                                 goto out;
1182                         case -ENOENT:
1183                                 goto next_page;
1184                         }
1185                         BUG();
1186                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1187                         /*
1188                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1189                          * struct page.
1190                          */
1191                         goto next_page;
1192                 } else if (IS_ERR(page)) {
1193                         ret = PTR_ERR(page);
1194                         goto out;
1195                 }
1196                 if (pages) {
1197                         pages[i] = page;
1198                         flush_anon_page(vma, page, start);
1199                         flush_dcache_page(page);
1200                         ctx.page_mask = 0;
1201                 }
1202 next_page:
1203                 if (vmas) {
1204                         vmas[i] = vma;
1205                         ctx.page_mask = 0;
1206                 }
1207                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1208                 if (page_increm > nr_pages)
1209                         page_increm = nr_pages;
1210                 i += page_increm;
1211                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1212                 nr_pages -= page_increm;
1213         } while (nr_pages);
1214 out:
1215         if (ctx.pgmap)
1216                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1217         return i ? i : ret;
1218 }
1219
1220 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1221                               unsigned int fault_flags)
1222 {
1223         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1224         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1225         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1226
1227         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The architecture might have a hardware protection
1232          * mechanism other than read/write that can deny access.
1233          *
1234          * gup always represents data access, not instruction
1235          * fetches, so execute=false here:
1236          */
1237         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1238                 return false;
1239
1240         return true;
1241 }
1242
1243 /**
1244  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1245  * @mm:         mm_struct of target mm
1246  * @address:    user address
1247  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1248  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1249  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1250  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1251  *
1252  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1253  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1254  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1255  * trying again.
1256  *
1257  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1258  *
1259  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1260  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1261  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1262  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1263  *
1264  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1265  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1266  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1267  * succeed.
1268  *
1269  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1270  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1271  */
1272 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1273                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1274                      bool *unlocked)
1275 {
1276         struct vm_area_struct *vma;
1277         vm_fault_t ret;
1278
1279         address = untagged_addr(address);
1280
1281         if (unlocked)
1282                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1283
1284 retry:
1285         vma = find_extend_vma(mm, address);
1286         if (!vma || address < vma->vm_start)
1287                 return -EFAULT;
1288
1289         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1290                 return -EFAULT;
1291
1292         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1293             fatal_signal_pending(current))
1294                 return -EINTR;
1295
1296         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1297         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1298                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1299
1300                 if (err)
1301                         return err;
1302                 BUG();
1303         }
1304
1305         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1306                 mmap_read_lock(mm);
1307                 *unlocked = true;
1308                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1309                 goto retry;
1310         }
1311
1312         return 0;
1313 }
1314 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1315
1316 /*
1317  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1318  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1319  */
1320 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1321                                                 unsigned long start,
1322                                                 unsigned long nr_pages,
1323                                                 struct page **pages,
1324                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1325                                                 int *locked,
1326                                                 unsigned int flags)
1327 {
1328         long ret, pages_done;
1329         bool lock_dropped;
1330
1331         if (locked) {
1332                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1333                 BUG_ON(vmas);
1334                 /* check caller initialized locked */
1335                 BUG_ON(*locked != 1);
1336         }
1337
1338         if (flags & FOLL_PIN)
1339                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1340
1341         /*
1342          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1343          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1344          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1345          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1346          *
1347          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1348          * that here, as any failures will be obvious enough.
1349          */
1350         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1351                 flags |= FOLL_GET;
1352
1353         pages_done = 0;
1354         lock_dropped = false;
1355         for (;;) {
1356                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1357                                        vmas, locked);
1358                 if (!locked)
1359                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1360                         return ret;
1361
1362                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1363                 if (!*locked) {
1364                         BUG_ON(ret < 0);
1365                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1366                 }
1367
1368                 if (ret > 0) {
1369                         nr_pages -= ret;
1370                         pages_done += ret;
1371                         if (!nr_pages)
1372                                 break;
1373                 }
1374                 if (*locked) {
1375                         /*
1376                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1377                          * FOLL_NOWAIT.
1378                          */
1379                         if (!pages_done)
1380                                 pages_done = ret;
1381                         break;
1382                 }
1383                 /*
1384                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1385                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1386                  */
1387                 if (likely(pages))
1388                         pages += ret;
1389                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1390                 lock_dropped = true;
1391
1392 retry:
1393                 /*
1394                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1395                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1396                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1397                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1398                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1399                  */
1400
1401                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1402                         if (!pages_done)
1403                                 pages_done = -EINTR;
1404                         break;
1405                 }
1406
1407                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1408                 if (ret) {
1409                         BUG_ON(ret > 0);
1410                         if (!pages_done)
1411                                 pages_done = ret;
1412                         break;
1413                 }
1414
1415                 *locked = 1;
1416                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1417                                        pages, NULL, locked);
1418                 if (!*locked) {
1419                         /* Continue to retry until we succeeded */
1420                         BUG_ON(ret != 0);
1421                         goto retry;
1422                 }
1423                 if (ret != 1) {
1424                         BUG_ON(ret > 1);
1425                         if (!pages_done)
1426                                 pages_done = ret;
1427                         break;
1428                 }
1429                 nr_pages--;
1430                 pages_done++;
1431                 if (!nr_pages)
1432                         break;
1433                 if (likely(pages))
1434                         pages++;
1435                 start += PAGE_SIZE;
1436         }
1437         if (lock_dropped && *locked) {
1438                 /*
1439                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1440                  * and so the critical section protected by it was lost.
1441                  */
1442                 mmap_read_unlock(mm);
1443                 *locked = 0;
1444         }
1445         return pages_done;
1446 }
1447
1448 /**
1449  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1450  * @vma:   target vma
1451  * @start: start address
1452  * @end:   end address
1453  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1454  *
1455  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1456  *
1457  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1458  * code on error.
1459  *
1460  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1461  *
1462  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1463  * be unperturbed.
1464  *
1465  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1466  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1467  */
1468 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1469                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1470 {
1471         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1472         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1473         int gup_flags;
1474
1475         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1476         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1477         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1478         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1479         mmap_assert_locked(mm);
1480
1481         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1482         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1483                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1484         /*
1485          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1486          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1487          * and we would not want to dirty them for nothing.
1488          */
1489         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1490                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1491
1492         /*
1493          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1494          * other than PROT_NONE.
1495          */
1496         if (vma_is_accessible(vma))
1497                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1498
1499         /*
1500          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1501          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1502          */
1503         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1504                                 NULL, NULL, locked);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1509  *                            given VMA range readable/writable
1510  *
1511  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1512  *
1513  * @vma: target vma
1514  * @start: start address
1515  * @end: end address
1516  * @write: whether to prefault readable or writable
1517  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1518  *
1519  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1520  * code on error (see __get_user_pages()).
1521  *
1522  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1523  * covered by the VMA.
1524  *
1525  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1526  *
1527  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1528  * it's released, *@locked will be set to 0.
1529  */
1530 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1531                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1532 {
1533         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1534         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1535         int gup_flags;
1536
1537         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1538         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1539         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1540         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1541         mmap_assert_locked(mm);
1542
1543         /*
1544          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1545          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1546          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1547          *             in the page table.
1548          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1549          *                a poisoned page.
1550          * FOLL_POPULATE: Always populate memory with VM_LOCKONFAULT.
1551          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1552          */
1553         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK | FOLL_HWPOISON;
1554         if (write)
1555                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1556
1557         /*
1558          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1559          * problems or incompatible mappings.
1560          */
1561         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1562                 return -EINVAL;
1563
1564         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1565                                 NULL, NULL, locked);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1570  *
1571  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1572  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1573  * mmap_lock must not be held.
1574  */
1575 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1576 {
1577         struct mm_struct *mm = current->mm;
1578         unsigned long end, nstart, nend;
1579         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1580         int locked = 0;
1581         long ret = 0;
1582
1583         end = start + len;
1584
1585         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1586                 /*
1587                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1588                  * Find first corresponding VMA.
1589                  */
1590                 if (!locked) {
1591                         locked = 1;
1592                         mmap_read_lock(mm);
1593                         vma = find_vma(mm, nstart);
1594                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1595                         vma = vma->vm_next;
1596                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1597                         break;
1598                 /*
1599                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1600                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1601                  */
1602                 nend = min(end, vma->vm_end);
1603                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1604                         continue;
1605                 if (nstart < vma->vm_start)
1606                         nstart = vma->vm_start;
1607                 /*
1608                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1609                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1610                  * if the vma was already munlocked.
1611                  */
1612                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1613                 if (ret < 0) {
1614                         if (ignore_errors) {
1615                                 ret = 0;
1616                                 continue;       /* continue at next VMA */
1617                         }
1618                         break;
1619                 }
1620                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1621                 ret = 0;
1622         }
1623         if (locked)
1624                 mmap_read_unlock(mm);
1625         return ret;     /* 0 or negative error code */
1626 }
1627 #else /* CONFIG_MMU */
1628 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1629                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1630                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1631                 unsigned int foll_flags)
1632 {
1633         struct vm_area_struct *vma;
1634         unsigned long vm_flags;
1635         long i;
1636
1637         /* calculate required read or write permissions.
1638          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1639          */
1640         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1641                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1642         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1643                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1644
1645         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1646                 vma = find_vma(mm, start);
1647                 if (!vma)
1648                         goto finish_or_fault;
1649
1650                 /* protect what we can, including chardevs */
1651                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1652                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1653                         goto finish_or_fault;
1654
1655                 if (pages) {
1656                         pages[i] = virt_to_page(start);
1657                         if (pages[i])
1658                                 get_page(pages[i]);
1659                 }
1660                 if (vmas)
1661                         vmas[i] = vma;
1662                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1663         }
1664
1665         return i;
1666
1667 finish_or_fault:
1668         return i ? : -EFAULT;
1669 }
1670 #endif /* !CONFIG_MMU */
1671
1672 /**
1673  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1674  * @addr: user address
1675  *
1676  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1677  * to be freed afterwards by put_page().
1678  *
1679  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1680  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1681  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1682  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1683  *
1684  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1685  */
1686 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1687 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1688 {
1689         struct mm_struct *mm = current->mm;
1690         struct page *page;
1691         int locked = 1;
1692         int ret;
1693
1694         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1695                 return NULL;
1696         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1697                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1698         if (locked)
1699                 mmap_read_unlock(mm);
1700         return (ret == 1) ? page : NULL;
1701 }
1702 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1703
1704 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1705 /*
1706  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1707  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1708  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1709  * Return negative error if migration fails.
1710  */
1711 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1712                                             struct page **pages,
1713                                             unsigned int gup_flags)
1714 {
1715         unsigned long i;
1716         unsigned long isolation_error_count = 0;
1717         bool drain_allow = true;
1718         LIST_HEAD(movable_page_list);
1719         long ret = 0;
1720         struct page *prev_head = NULL;
1721         struct page *head;
1722         struct migration_target_control mtc = {
1723                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1724                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1725         };
1726
1727         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1728                 head = compound_head(pages[i]);
1729                 if (head == prev_head)
1730                         continue;
1731                 prev_head = head;
1732                 /*
1733                  * If we get a movable page, since we are going to be pinning
1734                  * these entries, try to move them out if possible.
1735                  */
1736                 if (!is_pinnable_page(head)) {
1737                         if (PageHuge(head)) {
1738                                 if (!isolate_huge_page(head, &movable_page_list))
1739                                         isolation_error_count++;
1740                         } else {
1741                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1742                                         lru_add_drain_all();
1743                                         drain_allow = false;
1744                                 }
1745
1746                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1747                                         isolation_error_count++;
1748                                         continue;
1749                                 }
1750                                 list_add_tail(&head->lru, &movable_page_list);
1751                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1752                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1753                                                     page_is_file_lru(head),
1754                                                     thp_nr_pages(head));
1755                         }
1756                 }
1757         }
1758
1759         /*
1760          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1761          * in the correct zone.
1762          */
1763         if (list_empty(&movable_page_list) && !isolation_error_count)
1764                 return nr_pages;
1765
1766         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1767                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1768         } else {
1769                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1770                         put_page(pages[i]);
1771         }
1772         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1773                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1774                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1775                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1776                 if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1777                         putback_movable_pages(&movable_page_list);
1778         }
1779
1780         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1781 }
1782 #else
1783 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1784                                             struct page **pages,
1785                                             unsigned int gup_flags)
1786 {
1787         return nr_pages;
1788 }
1789 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1790
1791 /*
1792  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1793  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1794  */
1795 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1796                                   unsigned long start,
1797                                   unsigned long nr_pages,
1798                                   struct page **pages,
1799                                   struct vm_area_struct **vmas,
1800                                   unsigned int gup_flags)
1801 {
1802         unsigned int flags;
1803         long rc;
1804
1805         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1806                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1807                                                NULL, gup_flags);
1808         flags = memalloc_pin_save();
1809         do {
1810                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1811                                              NULL, gup_flags);
1812                 if (rc <= 0)
1813                         break;
1814                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1815         } while (!rc);
1816         memalloc_pin_restore(flags);
1817
1818         return rc;
1819 }
1820
1821 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1822 {
1823         /*
1824          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1825          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1826          */
1827         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1828                 return false;
1829         /*
1830          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1831          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1832          * FOLL_PIN.
1833          */
1834         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1835                 return false;
1836
1837         return true;
1838 }
1839
1840 #ifdef CONFIG_MMU
1841 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1842                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1843                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1844                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1845 {
1846         /*
1847          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1848          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1849          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1850          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1851          * allow what we can.
1852          */
1853         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1854                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1855                         return -EINVAL;
1856                 /*
1857                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1858                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1859                  */
1860                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1861                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1862                                              FOLL_REMOTE);
1863         }
1864
1865         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1866                                        locked,
1867                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1868 }
1869
1870 /**
1871  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1872  * @mm:         mm_struct of target mm
1873  * @start:      starting user address
1874  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1875  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1876  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1877  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1878  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1879  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1880  *              Or NULL if the caller does not require them.
1881  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1882  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1883  *              utilised. Lock must initially be held.
1884  *
1885  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1886  * number requested), or an error. Details about the return value:
1887  *
1888  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1889  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1890  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1891  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1892  *
1893  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1894  *
1895  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1896  *
1897  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1898  *
1899  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1900  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1901  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1902  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1903  *
1904  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1905  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1906  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1907  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1908  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1909  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1910  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1911  * locks can't be held over the syscall boundary.
1912  *
1913  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1914  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1915  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1916  *
1917  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1918  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1919  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1920  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1921  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1922  *
1923  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1924  *
1925  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1926  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1927  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1928  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1929  */
1930 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1931                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1932                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1933                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1934 {
1935         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1936                 return -EINVAL;
1937
1938         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1939                                        pages, vmas, locked);
1940 }
1941 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1942
1943 #else /* CONFIG_MMU */
1944 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1945                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1946                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1947                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1948 {
1949         return 0;
1950 }
1951
1952 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1953                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1954                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1955                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1956 {
1957         return 0;
1958 }
1959 #endif /* !CONFIG_MMU */
1960
1961 /**
1962  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1963  * @start:      starting user address
1964  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1965  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1966  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1967  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1968  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1969  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1970  *              Or NULL if the caller does not require them.
1971  *
1972  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1973  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1974  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1975  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1976  */
1977 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1978                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1979                 struct vm_area_struct **vmas)
1980 {
1981         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1982                 return -EINVAL;
1983
1984         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1985                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1986 }
1987 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1988
1989 /**
1990  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
1991  *
1992  * @start:      starting user address
1993  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1994  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1995  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1996  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1997  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1998  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1999  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2000  *              utilised. Lock must initially be held.
2001  *
2002  * It is suitable to replace the form:
2003  *
2004  *      mmap_read_lock(mm);
2005  *      do_something()
2006  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2007  *      mmap_read_unlock(mm);
2008  *
2009  *  to:
2010  *
2011  *      int locked = 1;
2012  *      mmap_read_lock(mm);
2013  *      do_something()
2014  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
2015  *      if (locked)
2016  *          mmap_read_unlock(mm);
2017  *
2018  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2019  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2020  * get_user_pages_unlocked().
2021  *
2022  */
2023 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2024                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2025                            int *locked)
2026 {
2027         /*
2028          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2029          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2030          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2031          * disallow this option for now.
2032          */
2033         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2034                 return -EINVAL;
2035         /*
2036          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2037          * never directly by the caller, so enforce that:
2038          */
2039         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2040                 return -EINVAL;
2041
2042         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2043                                        pages, NULL, locked,
2044                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2045 }
2046 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2047
2048 /*
2049  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2050  *
2051  *      mmap_read_lock(mm);
2052  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2053  *      mmap_read_unlock(mm);
2054  *
2055  *  with:
2056  *
2057  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2058  *
2059  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2060  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2061  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2062  */
2063 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2064                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2065 {
2066         struct mm_struct *mm = current->mm;
2067         int locked = 1;
2068         long ret;
2069
2070         /*
2071          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2072          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2073          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2074          * disallow this option for now.
2075          */
2076         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2077                 return -EINVAL;
2078
2079         mmap_read_lock(mm);
2080         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2081                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2082         if (locked)
2083                 mmap_read_unlock(mm);
2084         return ret;
2085 }
2086 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2087
2088 /*
2089  * Fast GUP
2090  *
2091  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2092  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2093  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2094  * block any THP splits.
2095  *
2096  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2097  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2098  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2099  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2100  *
2101  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2102  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2103  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2104  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2105  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2106  *
2107  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2108  * are currently made:
2109  *
2110  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2111  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2112  *
2113  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2114  *
2115  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2116  *
2117  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2118  *
2119  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2120  */
2121 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2122
2123 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2124                                             unsigned int flags,
2125                                             struct page **pages)
2126 {
2127         while ((*nr) - nr_start) {
2128                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2129
2130                 ClearPageReferenced(page);
2131                 if (flags & FOLL_PIN)
2132                         unpin_user_page(page);
2133                 else
2134                         put_page(page);
2135         }
2136 }
2137
2138 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2139 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2140                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2141 {
2142         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2143         int nr_start = *nr, ret = 0;
2144         pte_t *ptep, *ptem;
2145
2146         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2147         do {
2148                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2149                 struct page *head, *page;
2150
2151                 /*
2152                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2153                  * path using the pte_protnone check.
2154                  */
2155                 if (pte_protnone(pte))
2156                         goto pte_unmap;
2157
2158                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2159                         goto pte_unmap;
2160
2161                 if (pte_devmap(pte)) {
2162                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2163                                 goto pte_unmap;
2164
2165                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2166                         if (unlikely(!pgmap)) {
2167                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2168                                 goto pte_unmap;
2169                         }
2170                 } else if (pte_special(pte))
2171                         goto pte_unmap;
2172
2173                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2174                 page = pte_page(pte);
2175
2176                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2177                 if (!head)
2178                         goto pte_unmap;
2179
2180                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2181                         put_compound_head(head, 1, flags);
2182                         goto pte_unmap;
2183                 }
2184
2185                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2186                         put_compound_head(head, 1, flags);
2187                         goto pte_unmap;
2188                 }
2189
2190                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2191
2192                 /*
2193                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2194                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2195                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2196                  * details.
2197                  */
2198                 if (flags & FOLL_PIN) {
2199                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2200                         if (ret) {
2201                                 unpin_user_page(page);
2202                                 goto pte_unmap;
2203                         }
2204                 }
2205                 SetPageReferenced(page);
2206                 pages[*nr] = page;
2207                 (*nr)++;
2208
2209         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2210
2211         ret = 1;
2212
2213 pte_unmap:
2214         if (pgmap)
2215                 put_dev_pagemap(pgmap);
2216         pte_unmap(ptem);
2217         return ret;
2218 }
2219 #else
2220
2221 /*
2222  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2223  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2224  * to be special.
2225  *
2226  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2227  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2228  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2229  */
2230 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2231                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2232 {
2233         return 0;
2234 }
2235 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2236
2237 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2238 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2239                              unsigned long end, unsigned int flags,
2240                              struct page **pages, int *nr)
2241 {
2242         int nr_start = *nr;
2243         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2244         int ret = 1;
2245
2246         do {
2247                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2248
2249                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2250                 if (unlikely(!pgmap)) {
2251                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2252                         ret = 0;
2253                         break;
2254                 }
2255                 SetPageReferenced(page);
2256                 pages[*nr] = page;
2257                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2258                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2259                         ret = 0;
2260                         break;
2261                 }
2262                 (*nr)++;
2263                 pfn++;
2264         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2265
2266         put_dev_pagemap(pgmap);
2267         return ret;
2268 }
2269
2270 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2271                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2272                                  struct page **pages, int *nr)
2273 {
2274         unsigned long fault_pfn;
2275         int nr_start = *nr;
2276
2277         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2278         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2279                 return 0;
2280
2281         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2282                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2283                 return 0;
2284         }
2285         return 1;
2286 }
2287
2288 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2289                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2290                                  struct page **pages, int *nr)
2291 {
2292         unsigned long fault_pfn;
2293         int nr_start = *nr;
2294
2295         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2296         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2297                 return 0;
2298
2299         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2300                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2301                 return 0;
2302         }
2303         return 1;
2304 }
2305 #else
2306 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2307                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2308                                  struct page **pages, int *nr)
2309 {
2310         BUILD_BUG();
2311         return 0;
2312 }
2313
2314 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2315                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2316                                  struct page **pages, int *nr)
2317 {
2318         BUILD_BUG();
2319         return 0;
2320 }
2321 #endif
2322
2323 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2324                            unsigned long end, struct page **pages)
2325 {
2326         int nr;
2327
2328         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2329                 pages[nr++] = page++;
2330
2331         return nr;
2332 }
2333
2334 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2335 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2336                                       unsigned long sz)
2337 {
2338         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2339         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2340 }
2341
2342 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2343                        unsigned long end, unsigned int flags,
2344                        struct page **pages, int *nr)
2345 {
2346         unsigned long pte_end;
2347         struct page *head, *page;
2348         pte_t pte;
2349         int refs;
2350
2351         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2352         if (pte_end < end)
2353                 end = pte_end;
2354
2355         pte = huge_ptep_get(ptep);
2356
2357         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2358                 return 0;
2359
2360         /* hugepages are never "special" */
2361         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2362
2363         head = pte_page(pte);
2364         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2365         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2366
2367         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2368         if (!head)
2369                 return 0;
2370
2371         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2372                 put_compound_head(head, refs, flags);
2373                 return 0;
2374         }
2375
2376         *nr += refs;
2377         SetPageReferenced(head);
2378         return 1;
2379 }
2380
2381 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2382                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2383                 struct page **pages, int *nr)
2384 {
2385         pte_t *ptep;
2386         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2387         unsigned long next;
2388
2389         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2390         do {
2391                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2392                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2393                         return 0;
2394         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2395
2396         return 1;
2397 }
2398 #else
2399 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2400                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2401                 struct page **pages, int *nr)
2402 {
2403         return 0;
2404 }
2405 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2406
2407 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2408                         unsigned long end, unsigned int flags,
2409                         struct page **pages, int *nr)
2410 {
2411         struct page *head, *page;
2412         int refs;
2413
2414         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2415                 return 0;
2416
2417         if (pmd_devmap(orig)) {
2418                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2419                         return 0;
2420                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2421                                              pages, nr);
2422         }
2423
2424         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2425         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2426
2427         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2428         if (!head)
2429                 return 0;
2430
2431         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2432                 put_compound_head(head, refs, flags);
2433                 return 0;
2434         }
2435
2436         *nr += refs;
2437         SetPageReferenced(head);
2438         return 1;
2439 }
2440
2441 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2442                         unsigned long end, unsigned int flags,
2443                         struct page **pages, int *nr)
2444 {
2445         struct page *head, *page;
2446         int refs;
2447
2448         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2449                 return 0;
2450
2451         if (pud_devmap(orig)) {
2452                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2453                         return 0;
2454                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2455                                              pages, nr);
2456         }
2457
2458         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2459         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2460
2461         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2462         if (!head)
2463                 return 0;
2464
2465         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2466                 put_compound_head(head, refs, flags);
2467                 return 0;
2468         }
2469
2470         *nr += refs;
2471         SetPageReferenced(head);
2472         return 1;
2473 }
2474
2475 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2476                         unsigned long end, unsigned int flags,
2477                         struct page **pages, int *nr)
2478 {
2479         int refs;
2480         struct page *head, *page;
2481
2482         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2483                 return 0;
2484
2485         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2486
2487         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2488         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2489
2490         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2491         if (!head)
2492                 return 0;
2493
2494         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2495                 put_compound_head(head, refs, flags);
2496                 return 0;
2497         }
2498
2499         *nr += refs;
2500         SetPageReferenced(head);
2501         return 1;
2502 }
2503
2504 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2505                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2506 {
2507         unsigned long next;
2508         pmd_t *pmdp;
2509
2510         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2511         do {
2512                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2513
2514                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2515                 if (!pmd_present(pmd))
2516                         return 0;
2517
2518                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2519                              pmd_devmap(pmd))) {
2520                         /*
2521                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2522                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2523                          * can be serialised against THP migration.
2524                          */
2525                         if (pmd_protnone(pmd))
2526                                 return 0;
2527
2528                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2529                                 pages, nr))
2530                                 return 0;
2531
2532                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2533                         /*
2534                          * architecture have different format for hugetlbfs
2535                          * pmd format and THP pmd format
2536                          */
2537                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2538                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2539                                 return 0;
2540                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2541                         return 0;
2542         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2543
2544         return 1;
2545 }
2546
2547 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2548                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2549 {
2550         unsigned long next;
2551         pud_t *pudp;
2552
2553         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2554         do {
2555                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2556
2557                 next = pud_addr_end(addr, end);
2558                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2559                         return 0;
2560                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2561                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2562                                           pages, nr))
2563                                 return 0;
2564                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2565                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2566                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2567                                 return 0;
2568                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2569                         return 0;
2570         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2571
2572         return 1;
2573 }
2574
2575 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2576                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2577 {
2578         unsigned long next;
2579         p4d_t *p4dp;
2580
2581         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2582         do {
2583                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2584
2585                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2586                 if (p4d_none(p4d))
2587                         return 0;
2588                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2589                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2590                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2591                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2592                                 return 0;
2593                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2594                         return 0;
2595         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2596
2597         return 1;
2598 }
2599
2600 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2601                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2602 {
2603         unsigned long next;
2604         pgd_t *pgdp;
2605
2606         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2607         do {
2608                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2609
2610                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2611                 if (pgd_none(pgd))
2612                         return;
2613                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2614                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2615                                           pages, nr))
2616                                 return;
2617                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2618                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2619                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2620                                 return;
2621                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2622                         return;
2623         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2624 }
2625 #else
2626 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2627                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2628 {
2629 }
2630 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2631
2632 #ifndef gup_fast_permitted
2633 /*
2634  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2635  * we need to fall back to the slow version:
2636  */
2637 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2638 {
2639         return true;
2640 }
2641 #endif
2642
2643 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2644                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2645 {
2646         int ret;
2647
2648         /*
2649          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2650          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2651          */
2652         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2653                 mmap_read_lock(current->mm);
2654                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2655                                             start, nr_pages,
2656                                             pages, NULL, gup_flags);
2657                 mmap_read_unlock(current->mm);
2658         } else {
2659                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2660                                               pages, gup_flags);
2661         }
2662
2663         return ret;
2664 }
2665
2666 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2667                                             unsigned long end,
2668                                             unsigned int gup_flags,
2669                                             struct page **pages)
2670 {
2671         unsigned long flags;
2672         int nr_pinned = 0;
2673         unsigned seq;
2674
2675         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2676             !gup_fast_permitted(start, end))
2677                 return 0;
2678
2679         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2680                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2681                 if (seq & 1)
2682                         return 0;
2683         }
2684
2685         /*
2686          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2687          * general purpose use of this routine.
2688          *
2689          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2690          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2691          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2692          *
2693          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2694          * that come from THPs splitting.
2695          */
2696         local_irq_save(flags);
2697         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2698         local_irq_restore(flags);
2699
2700         /*
2701          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2702          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2703          */
2704         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2705                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2706                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2707                         return 0;
2708                 }
2709         }
2710         return nr_pinned;
2711 }
2712
2713 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2714                                         unsigned long nr_pages,
2715                                         unsigned int gup_flags,
2716                                         struct page **pages)
2717 {
2718         unsigned long len, end;
2719         unsigned long nr_pinned;
2720         int ret;
2721
2722         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2723                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2724                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2725                 return -EINVAL;
2726
2727         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2728                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2729
2730         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2731                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2732
2733         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2734         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2735         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2736                 return 0;
2737         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2738                 return -EFAULT;
2739
2740         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2741         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2742                 return nr_pinned;
2743
2744         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2745         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2746         pages += nr_pinned;
2747         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2748                                       pages);
2749         if (ret < 0) {
2750                 /*
2751                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2752                  * returning -errno is not an option
2753                  */
2754                 if (nr_pinned)
2755                         return nr_pinned;
2756                 return ret;
2757         }
2758         return ret + nr_pinned;
2759 }
2760
2761 /**
2762  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2763  * @start:      starting user address
2764  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2765  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2766  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2767  *              Should be at least nr_pages long.
2768  *
2769  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2770  * the regular GUP.
2771  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2772  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2773  *
2774  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2775  * pages pinned.
2776  *
2777  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2778  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2779  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2780  */
2781 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2782                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2783 {
2784         int nr_pinned;
2785         /*
2786          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2787          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2788          *
2789          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2790          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2791          */
2792         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2793
2794         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2795                                                  pages);
2796
2797         /*
2798          * As specified in the API description above, this routine is not
2799          * allowed to return negative values. However, the common core
2800          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2801          * Therefore, correct for that here:
2802          */
2803         if (nr_pinned < 0)
2804                 nr_pinned = 0;
2805
2806         return nr_pinned;
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2809
2810 /**
2811  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2812  * @start:      starting user address
2813  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2814  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2815  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2816  *              Should be at least nr_pages long.
2817  *
2818  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2819  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2820  * calling get_user_pages().
2821  *
2822  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2823  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2824  * -errno.
2825  */
2826 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2827                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2828 {
2829         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2830                 return -EINVAL;
2831
2832         /*
2833          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2834          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2835          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2836          * request.
2837          */
2838         gup_flags |= FOLL_GET;
2839         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2840 }
2841 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2842
2843 /**
2844  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2845  *
2846  * @start:      starting user address
2847  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2848  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2849  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2850  *              Should be at least nr_pages long.
2851  *
2852  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2853  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2854  * the arguments here are identical.
2855  *
2856  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2857  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2858  */
2859 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2860                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2861 {
2862         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2863         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2864                 return -EINVAL;
2865
2866         gup_flags |= FOLL_PIN;
2867         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2868 }
2869 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2870
2871 /*
2872  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2873  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2874  *
2875  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2876  */
2877 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2878                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2879 {
2880         int nr_pinned;
2881
2882         /*
2883          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2884          * rules require returning 0, rather than -errno:
2885          */
2886         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2887                 return 0;
2888         /*
2889          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2890          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2891          */
2892         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2893         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2894                                                  pages);
2895         /*
2896          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2897          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2898          * correct for that here:
2899          */
2900         if (nr_pinned < 0)
2901                 nr_pinned = 0;
2902
2903         return nr_pinned;
2904 }
2905 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2906
2907 /**
2908  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2909  *
2910  * @mm:         mm_struct of target mm
2911  * @start:      starting user address
2912  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2913  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2914  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2915  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2916  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2917  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2918  *              Or NULL if the caller does not require them.
2919  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2920  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2921  *              utilised. Lock must initially be held.
2922  *
2923  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2924  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2925  * the arguments here are identical.
2926  *
2927  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2928  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2929  */
2930 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2931                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2932                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2933                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2934 {
2935         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2936         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2937                 return -EINVAL;
2938
2939         gup_flags |= FOLL_PIN;
2940         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2941                                        pages, vmas, locked);
2942 }
2943 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2944
2945 /**
2946  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2947  *
2948  * @start:      starting user address
2949  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2950  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2951  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2952  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2953  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2954  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2955  *              Or NULL if the caller does not require them.
2956  *
2957  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2958  * FOLL_PIN is set.
2959  *
2960  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2961  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2962  */
2963 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2964                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2965                     struct vm_area_struct **vmas)
2966 {
2967         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2968         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2969                 return -EINVAL;
2970
2971         gup_flags |= FOLL_PIN;
2972         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2973                                      pages, vmas, gup_flags);
2974 }
2975 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2976
2977 /*
2978  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2979  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2980  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2981  */
2982 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2983                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2984 {
2985         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2986         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2987                 return -EINVAL;
2988
2989         gup_flags |= FOLL_PIN;
2990         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2991 }
2992 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2993
2994 /*
2995  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2996  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2997  * FOLL_GET.
2998  */
2999 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3000                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3001                            int *locked)
3002 {
3003         /*
3004          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
3005          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
3006          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
3007          * disallow this option for now.
3008          */
3009         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
3010                 return -EINVAL;
3011
3012         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3013         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3014                 return -EINVAL;
3015
3016         gup_flags |= FOLL_PIN;
3017         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3018                                        pages, NULL, locked,
3019                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3020 }
3021 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);