Merge tag 'for-5.5-rc8-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kdave...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 /**
33  * put_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
34  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
35  * @npages: number of pages in the @pages array.
36  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
37  *
38  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
39  * variants called on that page.
40  *
41  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
42  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
43  * listed as clean. In any case, releases all pages using put_user_page(),
44  * possibly via put_user_pages(), for the non-dirty case.
45  *
46  * Please see the put_user_page() documentation for details.
47  *
48  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
49  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
50  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
51  * set_page_dirty_lock(), put_user_page().
52  *
53  */
54 void put_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
55                                bool make_dirty)
56 {
57         unsigned long index;
58
59         /*
60          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
61          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
62          * single operation to the head page should suffice.
63          */
64
65         if (!make_dirty) {
66                 put_user_pages(pages, npages);
67                 return;
68         }
69
70         for (index = 0; index < npages; index++) {
71                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
72                 /*
73                  * Checking PageDirty at this point may race with
74                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
75                  * cases:
76                  *
77                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
78                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
79                  * because clear_page_dirty_for_io() called
80                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
81                  * However, now the page is going to get written back,
82                  * which meets the original intention of setting it
83                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
84                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
85                  * back.
86                  *
87                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
88                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
89                  * written back, so it gets written back again in the
90                  * next writeback cycle. This is harmless.
91                  */
92                 if (!PageDirty(page))
93                         set_page_dirty_lock(page);
94                 put_user_page(page);
95         }
96 }
97 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty_lock);
98
99 /**
100  * put_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
101  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
102  * @npages: number of pages in the @pages array.
103  *
104  * For each page in the @pages array, release the page using put_user_page().
105  *
106  * Please see the put_user_page() documentation for details.
107  */
108 void put_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
109 {
110         unsigned long index;
111
112         /*
113          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
114          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
115          * single operation to the head page should suffice.
116          */
117         for (index = 0; index < npages; index++)
118                 put_user_page(pages[index]);
119 }
120 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages);
121
122 #ifdef CONFIG_MMU
123 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
124                 unsigned int flags)
125 {
126         /*
127          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
128          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
129          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
130          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
131          * But we can only make this optimization where a hole would surely
132          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
133          */
134         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
135                 return ERR_PTR(-EFAULT);
136         return NULL;
137 }
138
139 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
140                 pte_t *pte, unsigned int flags)
141 {
142         /* No page to get reference */
143         if (flags & FOLL_GET)
144                 return -EFAULT;
145
146         if (flags & FOLL_TOUCH) {
147                 pte_t entry = *pte;
148
149                 if (flags & FOLL_WRITE)
150                         entry = pte_mkdirty(entry);
151                 entry = pte_mkyoung(entry);
152
153                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
154                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
155                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
156                 }
157         }
158
159         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
160         return -EEXIST;
161 }
162
163 /*
164  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
165  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
166  */
167 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
168 {
169         return pte_write(pte) ||
170                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
171 }
172
173 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
174                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
175                 struct dev_pagemap **pgmap)
176 {
177         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
178         struct page *page;
179         spinlock_t *ptl;
180         pte_t *ptep, pte;
181
182 retry:
183         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
184                 return no_page_table(vma, flags);
185
186         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
187         pte = *ptep;
188         if (!pte_present(pte)) {
189                 swp_entry_t entry;
190                 /*
191                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
192                  * even while it is being migrated, so for that case we
193                  * need migration_entry_wait().
194                  */
195                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
196                         goto no_page;
197                 if (pte_none(pte))
198                         goto no_page;
199                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
200                 if (!is_migration_entry(entry))
201                         goto no_page;
202                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
203                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
204                 goto retry;
205         }
206         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
207                 goto no_page;
208         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
209                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
210                 return NULL;
211         }
212
213         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
214         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
215                 /*
216                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
217                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
218                  */
219                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
220                 if (*pgmap)
221                         page = pte_page(pte);
222                 else
223                         goto no_page;
224         } else if (unlikely(!page)) {
225                 if (flags & FOLL_DUMP) {
226                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
227                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
228                         goto out;
229                 }
230
231                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
232                         page = pte_page(pte);
233                 } else {
234                         int ret;
235
236                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
237                         page = ERR_PTR(ret);
238                         goto out;
239                 }
240         }
241
242         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
243                 int ret;
244                 get_page(page);
245                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
246                 lock_page(page);
247                 ret = split_huge_page(page);
248                 unlock_page(page);
249                 put_page(page);
250                 if (ret)
251                         return ERR_PTR(ret);
252                 goto retry;
253         }
254
255         if (flags & FOLL_GET) {
256                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
257                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
258                         goto out;
259                 }
260         }
261         if (flags & FOLL_TOUCH) {
262                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
263                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
264                         set_page_dirty(page);
265                 /*
266                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
267                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
268                  * mark_page_accessed().
269                  */
270                 mark_page_accessed(page);
271         }
272         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
273                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
274                 if (PageTransCompound(page))
275                         goto out;
276
277                 /*
278                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
279                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
280                  * which might bounce very badly if there is contention.
281                  *
282                  * If the page is already locked, we don't need to
283                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
284                  * when it attempts to reclaim the page.
285                  */
286                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
287                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
288                         /*
289                          * Because we lock page here, and migration is
290                          * blocked by the pte's page reference, and we
291                          * know the page is still mapped, we don't even
292                          * need to check for file-cache page truncation.
293                          */
294                         mlock_vma_page(page);
295                         unlock_page(page);
296                 }
297         }
298 out:
299         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
300         return page;
301 no_page:
302         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
303         if (!pte_none(pte))
304                 return NULL;
305         return no_page_table(vma, flags);
306 }
307
308 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
309                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
310                                     unsigned int flags,
311                                     struct follow_page_context *ctx)
312 {
313         pmd_t *pmd, pmdval;
314         spinlock_t *ptl;
315         struct page *page;
316         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
317
318         pmd = pmd_offset(pudp, address);
319         /*
320          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
321          * on the stack so that it will stop changing under the code.
322          */
323         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
324         if (pmd_none(pmdval))
325                 return no_page_table(vma, flags);
326         if (pmd_huge(pmdval) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
327                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
328                 if (page)
329                         return page;
330                 return no_page_table(vma, flags);
331         }
332         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
333                 page = follow_huge_pd(vma, address,
334                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
335                                       PMD_SHIFT);
336                 if (page)
337                         return page;
338                 return no_page_table(vma, flags);
339         }
340 retry:
341         if (!pmd_present(pmdval)) {
342                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
343                         return no_page_table(vma, flags);
344                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
345                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
346                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
347                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
348                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
349                 /*
350                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
351                  * mmap_sem is held in read mode
352                  */
353                 if (pmd_none(pmdval))
354                         return no_page_table(vma, flags);
355                 goto retry;
356         }
357         if (pmd_devmap(pmdval)) {
358                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
359                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
360                 spin_unlock(ptl);
361                 if (page)
362                         return page;
363         }
364         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
365                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
366
367         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
368                 return no_page_table(vma, flags);
369
370 retry_locked:
371         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
372         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
373                 spin_unlock(ptl);
374                 return no_page_table(vma, flags);
375         }
376         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
377                 spin_unlock(ptl);
378                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
379                         return no_page_table(vma, flags);
380                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
381                 goto retry_locked;
382         }
383         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
384                 spin_unlock(ptl);
385                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
386         }
387         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
388                 int ret;
389                 page = pmd_page(*pmd);
390                 if (is_huge_zero_page(page)) {
391                         spin_unlock(ptl);
392                         ret = 0;
393                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
394                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
395                                 ret = -EBUSY;
396                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
397                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
398                                 spin_unlock(ptl);
399                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
400                         }
401                         spin_unlock(ptl);
402                         lock_page(page);
403                         ret = split_huge_page(page);
404                         unlock_page(page);
405                         put_page(page);
406                         if (pmd_none(*pmd))
407                                 return no_page_table(vma, flags);
408                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
409                         spin_unlock(ptl);
410                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
411                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
412                 }
413
414                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
415                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
416         }
417         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
418         spin_unlock(ptl);
419         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
420         return page;
421 }
422
423 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
424                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
425                                     unsigned int flags,
426                                     struct follow_page_context *ctx)
427 {
428         pud_t *pud;
429         spinlock_t *ptl;
430         struct page *page;
431         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
432
433         pud = pud_offset(p4dp, address);
434         if (pud_none(*pud))
435                 return no_page_table(vma, flags);
436         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
437                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
438                 if (page)
439                         return page;
440                 return no_page_table(vma, flags);
441         }
442         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
443                 page = follow_huge_pd(vma, address,
444                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
445                                       PUD_SHIFT);
446                 if (page)
447                         return page;
448                 return no_page_table(vma, flags);
449         }
450         if (pud_devmap(*pud)) {
451                 ptl = pud_lock(mm, pud);
452                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
453                 spin_unlock(ptl);
454                 if (page)
455                         return page;
456         }
457         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
458                 return no_page_table(vma, flags);
459
460         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
461 }
462
463 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
464                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
465                                     unsigned int flags,
466                                     struct follow_page_context *ctx)
467 {
468         p4d_t *p4d;
469         struct page *page;
470
471         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
472         if (p4d_none(*p4d))
473                 return no_page_table(vma, flags);
474         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
475         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
476                 return no_page_table(vma, flags);
477
478         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
479                 page = follow_huge_pd(vma, address,
480                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
481                                       P4D_SHIFT);
482                 if (page)
483                         return page;
484                 return no_page_table(vma, flags);
485         }
486         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
487 }
488
489 /**
490  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
491  * @vma: vm_area_struct mapping @address
492  * @address: virtual address to look up
493  * @flags: flags modifying lookup behaviour
494  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
495  *       pointer to output page_mask
496  *
497  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
498  *
499  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
500  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
501  *
502  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
503  *
504  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
505  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
506  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
507  */
508 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
509                               unsigned long address, unsigned int flags,
510                               struct follow_page_context *ctx)
511 {
512         pgd_t *pgd;
513         struct page *page;
514         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
515
516         ctx->page_mask = 0;
517
518         /* make this handle hugepd */
519         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
520         if (!IS_ERR(page)) {
521                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
522                 return page;
523         }
524
525         pgd = pgd_offset(mm, address);
526
527         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
528                 return no_page_table(vma, flags);
529
530         if (pgd_huge(*pgd)) {
531                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
532                 if (page)
533                         return page;
534                 return no_page_table(vma, flags);
535         }
536         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
537                 page = follow_huge_pd(vma, address,
538                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
539                                       PGDIR_SHIFT);
540                 if (page)
541                         return page;
542                 return no_page_table(vma, flags);
543         }
544
545         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
546 }
547
548 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
549                          unsigned int foll_flags)
550 {
551         struct follow_page_context ctx = { NULL };
552         struct page *page;
553
554         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
555         if (ctx.pgmap)
556                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
557         return page;
558 }
559
560 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
561                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
562                 struct page **page)
563 {
564         pgd_t *pgd;
565         p4d_t *p4d;
566         pud_t *pud;
567         pmd_t *pmd;
568         pte_t *pte;
569         int ret = -EFAULT;
570
571         /* user gate pages are read-only */
572         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
573                 return -EFAULT;
574         if (address > TASK_SIZE)
575                 pgd = pgd_offset_k(address);
576         else
577                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
578         if (pgd_none(*pgd))
579                 return -EFAULT;
580         p4d = p4d_offset(pgd, address);
581         if (p4d_none(*p4d))
582                 return -EFAULT;
583         pud = pud_offset(p4d, address);
584         if (pud_none(*pud))
585                 return -EFAULT;
586         pmd = pmd_offset(pud, address);
587         if (!pmd_present(*pmd))
588                 return -EFAULT;
589         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
590         pte = pte_offset_map(pmd, address);
591         if (pte_none(*pte))
592                 goto unmap;
593         *vma = get_gate_vma(mm);
594         if (!page)
595                 goto out;
596         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
597         if (!*page) {
598                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
599                         goto unmap;
600                 *page = pte_page(*pte);
601         }
602         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
603                 ret = -ENOMEM;
604                 goto unmap;
605         }
606 out:
607         ret = 0;
608 unmap:
609         pte_unmap(pte);
610         return ret;
611 }
612
613 /*
614  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
615  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
616  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
617  */
618 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
619                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
620 {
621         unsigned int fault_flags = 0;
622         vm_fault_t ret;
623
624         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
625         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
626                 return -ENOENT;
627         if (*flags & FOLL_WRITE)
628                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
629         if (*flags & FOLL_REMOTE)
630                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
631         if (nonblocking)
632                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
633         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
634                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
635         if (*flags & FOLL_TRIED) {
636                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
637                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
638         }
639
640         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
641         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
642                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
643
644                 if (err)
645                         return err;
646                 BUG();
647         }
648
649         if (tsk) {
650                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
651                         tsk->maj_flt++;
652                 else
653                         tsk->min_flt++;
654         }
655
656         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
657                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
658                         *nonblocking = 0;
659                 return -EBUSY;
660         }
661
662         /*
663          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
664          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
665          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
666          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
667          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
668          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
669          * reCOWed by userspace write).
670          */
671         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
672                 *flags |= FOLL_COW;
673         return 0;
674 }
675
676 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
677 {
678         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
679         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
680         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
681
682         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
683                 return -EFAULT;
684
685         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
686                 return -EFAULT;
687
688         if (write) {
689                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
690                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
691                                 return -EFAULT;
692                         /*
693                          * We used to let the write,force case do COW in a
694                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
695                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
696                          * executable, without corrupting the file (yet only
697                          * when that file had been opened for writing!).
698                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
699                          * just reject it.
700                          */
701                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
702                                 return -EFAULT;
703                 }
704         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
705                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
706                         return -EFAULT;
707                 /*
708                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
709                  * have VM_MAYREAD set?
710                  */
711                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
712                         return -EFAULT;
713         }
714         /*
715          * gups are always data accesses, not instruction
716          * fetches, so execute=false here
717          */
718         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
719                 return -EFAULT;
720         return 0;
721 }
722
723 /**
724  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
725  * @tsk:        task_struct of target task
726  * @mm:         mm_struct of target mm
727  * @start:      starting user address
728  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
729  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
730  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
731  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
732  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
733  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
734  *              Or NULL if the caller does not require them.
735  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
736  *
737  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
738  * number requested), or an error. Details about the return value:
739  *
740  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
741  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
742  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
743  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
744  *
745  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
746  *
747  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
748  *
749  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
750  *
751  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
752  * each struct page that each user address corresponds to at a given
753  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
754  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
755  *
756  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
757  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
758  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
759  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
760  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
761  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
762  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
763  * locks can't be held over the syscall boundary.
764  *
765  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
766  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
767  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
768  * before put_page is called.
769  *
770  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
771  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
772  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
773  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
774  * this case.
775  *
776  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
777  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
778  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
779  * reading or writing and will not be released.
780  *
781  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
782  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
783  * you need some special @gup_flags.
784  */
785 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
786                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
787                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
788                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
789 {
790         long ret = 0, i = 0;
791         struct vm_area_struct *vma = NULL;
792         struct follow_page_context ctx = { NULL };
793
794         if (!nr_pages)
795                 return 0;
796
797         start = untagged_addr(start);
798
799         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
800
801         /*
802          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
803          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
804          * using the address space
805          */
806         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
807                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
808
809         do {
810                 struct page *page;
811                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
812                 unsigned int page_increm;
813
814                 /* first iteration or cross vma bound */
815                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
816                         vma = find_extend_vma(mm, start);
817                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
818                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
819                                                 gup_flags, &vma,
820                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
821                                 if (ret)
822                                         goto out;
823                                 ctx.page_mask = 0;
824                                 goto next_page;
825                         }
826
827                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
828                                 ret = -EFAULT;
829                                 goto out;
830                         }
831                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
832                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
833                                                 &start, &nr_pages, i,
834                                                 gup_flags, nonblocking);
835                                 continue;
836                         }
837                 }
838 retry:
839                 /*
840                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
841                  * potentially allocating memory.
842                  */
843                 if (fatal_signal_pending(current)) {
844                         ret = -ERESTARTSYS;
845                         goto out;
846                 }
847                 cond_resched();
848
849                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
850                 if (!page) {
851                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
852                                         nonblocking);
853                         switch (ret) {
854                         case 0:
855                                 goto retry;
856                         case -EBUSY:
857                                 ret = 0;
858                                 /* FALLTHRU */
859                         case -EFAULT:
860                         case -ENOMEM:
861                         case -EHWPOISON:
862                                 goto out;
863                         case -ENOENT:
864                                 goto next_page;
865                         }
866                         BUG();
867                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
868                         /*
869                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
870                          * struct page.
871                          */
872                         goto next_page;
873                 } else if (IS_ERR(page)) {
874                         ret = PTR_ERR(page);
875                         goto out;
876                 }
877                 if (pages) {
878                         pages[i] = page;
879                         flush_anon_page(vma, page, start);
880                         flush_dcache_page(page);
881                         ctx.page_mask = 0;
882                 }
883 next_page:
884                 if (vmas) {
885                         vmas[i] = vma;
886                         ctx.page_mask = 0;
887                 }
888                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
889                 if (page_increm > nr_pages)
890                         page_increm = nr_pages;
891                 i += page_increm;
892                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
893                 nr_pages -= page_increm;
894         } while (nr_pages);
895 out:
896         if (ctx.pgmap)
897                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
898         return i ? i : ret;
899 }
900
901 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
902                               unsigned int fault_flags)
903 {
904         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
905         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
906         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
907
908         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
909                 return false;
910
911         /*
912          * The architecture might have a hardware protection
913          * mechanism other than read/write that can deny access.
914          *
915          * gup always represents data access, not instruction
916          * fetches, so execute=false here:
917          */
918         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
919                 return false;
920
921         return true;
922 }
923
924 /*
925  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
926  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
927  *              NULL if faults are not to be recorded.
928  * @mm:         mm_struct of target mm
929  * @address:    user address
930  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
931  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
932  *              does not allow retry
933  *
934  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
935  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
936  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
937  * trying again.
938  *
939  * Typically this is meant to be used by the futex code.
940  *
941  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
942  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
943  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
944  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
945  *
946  * This is important for some architectures where those bits also gate the
947  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
948  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
949  * succeed.
950  *
951  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
952  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
953  */
954 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
955                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
956                      bool *unlocked)
957 {
958         struct vm_area_struct *vma;
959         vm_fault_t ret, major = 0;
960
961         address = untagged_addr(address);
962
963         if (unlocked)
964                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
965
966 retry:
967         vma = find_extend_vma(mm, address);
968         if (!vma || address < vma->vm_start)
969                 return -EFAULT;
970
971         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
972                 return -EFAULT;
973
974         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
975         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
976         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
977                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
978
979                 if (err)
980                         return err;
981                 BUG();
982         }
983
984         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
985                 down_read(&mm->mmap_sem);
986                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
987                         *unlocked = true;
988                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
989                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
990                         goto retry;
991                 }
992         }
993
994         if (tsk) {
995                 if (major)
996                         tsk->maj_flt++;
997                 else
998                         tsk->min_flt++;
999         }
1000         return 0;
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1003
1004 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1005                                                 struct mm_struct *mm,
1006                                                 unsigned long start,
1007                                                 unsigned long nr_pages,
1008                                                 struct page **pages,
1009                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1010                                                 int *locked,
1011                                                 unsigned int flags)
1012 {
1013         long ret, pages_done;
1014         bool lock_dropped;
1015
1016         if (locked) {
1017                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1018                 BUG_ON(vmas);
1019                 /* check caller initialized locked */
1020                 BUG_ON(*locked != 1);
1021         }
1022
1023         if (pages)
1024                 flags |= FOLL_GET;
1025
1026         pages_done = 0;
1027         lock_dropped = false;
1028         for (;;) {
1029                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1030                                        vmas, locked);
1031                 if (!locked)
1032                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1033                         return ret;
1034
1035                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1036                 if (!*locked) {
1037                         BUG_ON(ret < 0);
1038                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1039                 }
1040
1041                 if (ret > 0) {
1042                         nr_pages -= ret;
1043                         pages_done += ret;
1044                         if (!nr_pages)
1045                                 break;
1046                 }
1047                 if (*locked) {
1048                         /*
1049                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1050                          * FOLL_NOWAIT.
1051                          */
1052                         if (!pages_done)
1053                                 pages_done = ret;
1054                         break;
1055                 }
1056                 /*
1057                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1058                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1059                  */
1060                 if (likely(pages))
1061                         pages += ret;
1062                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1063
1064                 /*
1065                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1066                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1067                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1068                  */
1069                 *locked = 1;
1070                 lock_dropped = true;
1071                 down_read(&mm->mmap_sem);
1072                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1073                                        pages, NULL, NULL);
1074                 if (ret != 1) {
1075                         BUG_ON(ret > 1);
1076                         if (!pages_done)
1077                                 pages_done = ret;
1078                         break;
1079                 }
1080                 nr_pages--;
1081                 pages_done++;
1082                 if (!nr_pages)
1083                         break;
1084                 if (likely(pages))
1085                         pages++;
1086                 start += PAGE_SIZE;
1087         }
1088         if (lock_dropped && *locked) {
1089                 /*
1090                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1091                  * and so the critical section protected by it was lost.
1092                  */
1093                 up_read(&mm->mmap_sem);
1094                 *locked = 0;
1095         }
1096         return pages_done;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1101  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1102  *              NULL if faults are not to be recorded.
1103  * @mm:         mm_struct of target mm
1104  * @start:      starting user address
1105  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1106  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1107  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1108  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1109  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1110  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1111  *              Or NULL if the caller does not require them.
1112  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1113  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1114  *              utilised. Lock must initially be held.
1115  *
1116  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1117  * number requested), or an error. Details about the return value:
1118  *
1119  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1120  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1121  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1122  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1123  *
1124  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1125  *
1126  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1127  *
1128  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1129  *
1130  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1131  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1132  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1133  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1134  *
1135  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1136  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1137  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1138  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1139  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1140  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1141  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1142  * locks can't be held over the syscall boundary.
1143  *
1144  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1145  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1146  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1147  *
1148  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1149  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1150  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1151  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1152  * use the correct cache flushing APIs.
1153  *
1154  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1155  *
1156  * get_user_pages should be phased out in favor of
1157  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1158  * should use get_user_pages because it cannot pass
1159  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1160  */
1161 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1162                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1163                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1164                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1165 {
1166         /*
1167          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1168          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1169          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1170          * disallow this option for now.
1171          */
1172         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1173                 return -EINVAL;
1174
1175         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1176                                        locked,
1177                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1180
1181 /**
1182  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1183  * @vma:   target vma
1184  * @start: start address
1185  * @end:   end address
1186  * @nonblocking:
1187  *
1188  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1189  *
1190  * return 0 on success, negative error code on error.
1191  *
1192  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1193  *
1194  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1195  * be unperturbed.
1196  *
1197  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1198  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1199  */
1200 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1201                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1202 {
1203         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1204         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1205         int gup_flags;
1206
1207         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1208         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1209         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1210         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1211         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1212
1213         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1214         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1215                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1216         /*
1217          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1218          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1219          * and we would not want to dirty them for nothing.
1220          */
1221         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1222                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1223
1224         /*
1225          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1226          * other than PROT_NONE.
1227          */
1228         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1229                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1230
1231         /*
1232          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1233          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1234          */
1235         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1236                                 NULL, NULL, nonblocking);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1241  *
1242  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1243  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1244  * mmap_sem must not be held.
1245  */
1246 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1247 {
1248         struct mm_struct *mm = current->mm;
1249         unsigned long end, nstart, nend;
1250         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1251         int locked = 0;
1252         long ret = 0;
1253
1254         end = start + len;
1255
1256         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1257                 /*
1258                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1259                  * Find first corresponding VMA.
1260                  */
1261                 if (!locked) {
1262                         locked = 1;
1263                         down_read(&mm->mmap_sem);
1264                         vma = find_vma(mm, nstart);
1265                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1266                         vma = vma->vm_next;
1267                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1268                         break;
1269                 /*
1270                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1271                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1272                  */
1273                 nend = min(end, vma->vm_end);
1274                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1275                         continue;
1276                 if (nstart < vma->vm_start)
1277                         nstart = vma->vm_start;
1278                 /*
1279                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1280                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1281                  * if the vma was already munlocked.
1282                  */
1283                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1284                 if (ret < 0) {
1285                         if (ignore_errors) {
1286                                 ret = 0;
1287                                 continue;       /* continue at next VMA */
1288                         }
1289                         break;
1290                 }
1291                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1292                 ret = 0;
1293         }
1294         if (locked)
1295                 up_read(&mm->mmap_sem);
1296         return ret;     /* 0 or negative error code */
1297 }
1298
1299 /**
1300  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1301  * @addr: user address
1302  *
1303  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1304  * to be freed afterwards by put_page().
1305  *
1306  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1307  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1308  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1309  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1310  *
1311  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1312  */
1313 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1314 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1315 {
1316         struct vm_area_struct *vma;
1317         struct page *page;
1318
1319         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1320                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1321                              NULL) < 1)
1322                 return NULL;
1323         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1324         return page;
1325 }
1326 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1327 #else /* CONFIG_MMU */
1328 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1329                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1330                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1331                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1332                 unsigned int foll_flags)
1333 {
1334         struct vm_area_struct *vma;
1335         unsigned long vm_flags;
1336         int i;
1337
1338         /* calculate required read or write permissions.
1339          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1340          */
1341         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1342                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1343         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1344                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1345
1346         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1347                 vma = find_vma(mm, start);
1348                 if (!vma)
1349                         goto finish_or_fault;
1350
1351                 /* protect what we can, including chardevs */
1352                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1353                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1354                         goto finish_or_fault;
1355
1356                 if (pages) {
1357                         pages[i] = virt_to_page(start);
1358                         if (pages[i])
1359                                 get_page(pages[i]);
1360                 }
1361                 if (vmas)
1362                         vmas[i] = vma;
1363                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1364         }
1365
1366         return i;
1367
1368 finish_or_fault:
1369         return i ? : -EFAULT;
1370 }
1371 #endif /* !CONFIG_MMU */
1372
1373 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1374 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1375 {
1376         long i;
1377         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1378
1379         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1380                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1381
1382                 if (vma == vma_prev)
1383                         continue;
1384
1385                 vma_prev = vma;
1386
1387                 if (vma_is_fsdax(vma))
1388                         return true;
1389         }
1390         return false;
1391 }
1392
1393 #ifdef CONFIG_CMA
1394 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1395 {
1396         /*
1397          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1398          * as the source page.
1399          */
1400         int nid = page_to_nid(page);
1401         /*
1402          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1403          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1404          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1405          * in some case these nodes will have really less non movable
1406          * allocation memory.
1407          */
1408         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1409
1410         if (PageHighMem(page))
1411                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1412
1413 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1414         if (PageHuge(page)) {
1415                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1416                 /*
1417                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1418                  * mostly be from the CMA region.
1419                  */
1420                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1421         }
1422 #endif
1423         if (PageTransHuge(page)) {
1424                 struct page *thp;
1425                 /*
1426                  * ignore allocation failure warnings
1427                  */
1428                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1429
1430                 /*
1431                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1432                  * CMA area again.
1433                  */
1434                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1435                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1436                 if (!thp)
1437                         return NULL;
1438                 prep_transhuge_page(thp);
1439                 return thp;
1440         }
1441
1442         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1443 }
1444
1445 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1446                                         struct mm_struct *mm,
1447                                         unsigned long start,
1448                                         unsigned long nr_pages,
1449                                         struct page **pages,
1450                                         struct vm_area_struct **vmas,
1451                                         unsigned int gup_flags)
1452 {
1453         unsigned long i;
1454         unsigned long step;
1455         bool drain_allow = true;
1456         bool migrate_allow = true;
1457         LIST_HEAD(cma_page_list);
1458         long ret = nr_pages;
1459
1460 check_again:
1461         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1462
1463                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1464
1465                 /*
1466                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1467                  * part.
1468                  */
1469                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1470                 /*
1471                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1472                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1473                  * of the CMA zone if possible.
1474                  */
1475                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1476                         if (PageHuge(head))
1477                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1478                         else {
1479                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1480                                         lru_add_drain_all();
1481                                         drain_allow = false;
1482                                 }
1483
1484                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1485                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1486                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1487                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1488                                                             page_is_file_cache(head),
1489                                                             hpage_nr_pages(head));
1490                                 }
1491                         }
1492                 }
1493
1494                 i += step;
1495         }
1496
1497         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1498                 /*
1499                  * drop the above get_user_pages reference.
1500                  */
1501                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1502                         put_page(pages[i]);
1503
1504                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1505                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1506                         /*
1507                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1508                          * without migration.
1509                          */
1510                         migrate_allow = false;
1511
1512                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1513                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1514                 }
1515                 /*
1516                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1517                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1518                  * earlier.
1519                  */
1520                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1521                                                    pages, vmas, NULL,
1522                                                    gup_flags);
1523
1524                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1525                         nr_pages = ret;
1526                         drain_allow = true;
1527                         goto check_again;
1528                 }
1529         }
1530
1531         return ret;
1532 }
1533 #else
1534 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1535                                         struct mm_struct *mm,
1536                                         unsigned long start,
1537                                         unsigned long nr_pages,
1538                                         struct page **pages,
1539                                         struct vm_area_struct **vmas,
1540                                         unsigned int gup_flags)
1541 {
1542         return nr_pages;
1543 }
1544 #endif /* CONFIG_CMA */
1545
1546 /*
1547  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1548  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1549  */
1550 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1551                                   struct mm_struct *mm,
1552                                   unsigned long start,
1553                                   unsigned long nr_pages,
1554                                   struct page **pages,
1555                                   struct vm_area_struct **vmas,
1556                                   unsigned int gup_flags)
1557 {
1558         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1559         unsigned long flags = 0;
1560         long rc, i;
1561
1562         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1563                 if (!pages)
1564                         return -EINVAL;
1565
1566                 if (!vmas_tmp) {
1567                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1568                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1569                                            GFP_KERNEL);
1570                         if (!vmas_tmp)
1571                                 return -ENOMEM;
1572                 }
1573                 flags = memalloc_nocma_save();
1574         }
1575
1576         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1577                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1578
1579         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1580                 memalloc_nocma_restore(flags);
1581                 if (rc < 0)
1582                         goto out;
1583
1584                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1585                         for (i = 0; i < rc; i++)
1586                                 put_page(pages[i]);
1587                         rc = -EOPNOTSUPP;
1588                         goto out;
1589                 }
1590
1591                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1592                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1593         }
1594
1595 out:
1596         if (vmas_tmp != vmas)
1597                 kfree(vmas_tmp);
1598         return rc;
1599 }
1600 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1601 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1602                                                   struct mm_struct *mm,
1603                                                   unsigned long start,
1604                                                   unsigned long nr_pages,
1605                                                   struct page **pages,
1606                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1607                                                   unsigned int flags)
1608 {
1609         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1610                                        NULL, flags);
1611 }
1612 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1613
1614 /*
1615  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1616  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1617  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1618  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1619  * FOLL_REMOTE in here.
1620  */
1621 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1622                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1623                 struct vm_area_struct **vmas)
1624 {
1625         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1626                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1627 }
1628 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1629
1630 /*
1631  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1632  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1633  * get_user_pages_unlocked().
1634  *
1635  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1636  *
1637  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1638  *      do_something()
1639  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1640  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1641  *
1642  *  to:
1643  *
1644  *      int locked = 1;
1645  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1646  *      do_something()
1647  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1648  *      if (locked)
1649  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1650  */
1651 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1652                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1653                            int *locked)
1654 {
1655         /*
1656          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1657          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1658          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1659          * disallow this option for now.
1660          */
1661         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1662                 return -EINVAL;
1663
1664         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1665                                        pages, NULL, locked,
1666                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1667 }
1668 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1669
1670 /*
1671  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1672  *
1673  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1674  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1675  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1676  *
1677  *  with:
1678  *
1679  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1680  *
1681  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1682  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1683  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1684  */
1685 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1686                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1687 {
1688         struct mm_struct *mm = current->mm;
1689         int locked = 1;
1690         long ret;
1691
1692         /*
1693          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1694          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1695          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1696          * disallow this option for now.
1697          */
1698         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1699                 return -EINVAL;
1700
1701         down_read(&mm->mmap_sem);
1702         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1703                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1704         if (locked)
1705                 up_read(&mm->mmap_sem);
1706         return ret;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1709
1710 /*
1711  * Fast GUP
1712  *
1713  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1714  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1715  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1716  * block any THP splits.
1717  *
1718  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1719  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1720  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1721  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1722  *
1723  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1724  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1725  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1726  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1727  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1728  *
1729  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1730  * are currently made:
1731  *
1732  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1733  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1734  *
1735  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1736  *
1737  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1738  *
1739  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1740  *
1741  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1742  */
1743 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1744 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1745 /*
1746  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1747  *
1748  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1749  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1750  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1751  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1752  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1753  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1754  * that we are blocking by holding interrupts off.
1755  *
1756  * Setting ptes from not present to present goes:
1757  *
1758  *   ptep->pte_high = h;
1759  *   smp_wmb();
1760  *   ptep->pte_low = l;
1761  *
1762  * And present to not present goes:
1763  *
1764  *   ptep->pte_low = 0;
1765  *   smp_wmb();
1766  *   ptep->pte_high = 0;
1767  *
1768  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1769  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1770  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1771  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1772  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1773  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1774  * operates on present ptes we're safe.
1775  */
1776 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1777 {
1778         pte_t pte;
1779
1780         do {
1781                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1782                 smp_rmb();
1783                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1784                 smp_rmb();
1785         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1786
1787         return pte;
1788 }
1789 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1790 /*
1791  * We require that the PTE can be read atomically.
1792  */
1793 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1794 {
1795         return READ_ONCE(*ptep);
1796 }
1797 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1798
1799 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
1800                                             struct page **pages)
1801 {
1802         while ((*nr) - nr_start) {
1803                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1804
1805                 ClearPageReferenced(page);
1806                 put_page(page);
1807         }
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1812  * or NULL if that failed.
1813  */
1814 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1815 {
1816         struct page *head = compound_head(page);
1817         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1818                 return NULL;
1819         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1820                 return NULL;
1821         return head;
1822 }
1823
1824 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1825 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1826                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1827 {
1828         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1829         int nr_start = *nr, ret = 0;
1830         pte_t *ptep, *ptem;
1831
1832         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1833         do {
1834                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1835                 struct page *head, *page;
1836
1837                 /*
1838                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1839                  * path using the pte_protnone check.
1840                  */
1841                 if (pte_protnone(pte))
1842                         goto pte_unmap;
1843
1844                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1845                         goto pte_unmap;
1846
1847                 if (pte_devmap(pte)) {
1848                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1849                                 goto pte_unmap;
1850
1851                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1852                         if (unlikely(!pgmap)) {
1853                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1854                                 goto pte_unmap;
1855                         }
1856                 } else if (pte_special(pte))
1857                         goto pte_unmap;
1858
1859                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1860                 page = pte_page(pte);
1861
1862                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1863                 if (!head)
1864                         goto pte_unmap;
1865
1866                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1867                         put_page(head);
1868                         goto pte_unmap;
1869                 }
1870
1871                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1872
1873                 SetPageReferenced(page);
1874                 pages[*nr] = page;
1875                 (*nr)++;
1876
1877         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1878
1879         ret = 1;
1880
1881 pte_unmap:
1882         if (pgmap)
1883                 put_dev_pagemap(pgmap);
1884         pte_unmap(ptem);
1885         return ret;
1886 }
1887 #else
1888
1889 /*
1890  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1891  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1892  * to be special.
1893  *
1894  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1895  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1896  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1897  */
1898 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1899                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1900 {
1901         return 0;
1902 }
1903 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1904
1905 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1906 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1907                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1908 {
1909         int nr_start = *nr;
1910         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1911
1912         do {
1913                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1914
1915                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1916                 if (unlikely(!pgmap)) {
1917                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1918                         return 0;
1919                 }
1920                 SetPageReferenced(page);
1921                 pages[*nr] = page;
1922                 get_page(page);
1923                 (*nr)++;
1924                 pfn++;
1925         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1926
1927         if (pgmap)
1928                 put_dev_pagemap(pgmap);
1929         return 1;
1930 }
1931
1932 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1933                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1934 {
1935         unsigned long fault_pfn;
1936         int nr_start = *nr;
1937
1938         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1939         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1940                 return 0;
1941
1942         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1943                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1944                 return 0;
1945         }
1946         return 1;
1947 }
1948
1949 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1950                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1951 {
1952         unsigned long fault_pfn;
1953         int nr_start = *nr;
1954
1955         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1956         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1957                 return 0;
1958
1959         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1960                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1961                 return 0;
1962         }
1963         return 1;
1964 }
1965 #else
1966 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1967                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1968 {
1969         BUILD_BUG();
1970         return 0;
1971 }
1972
1973 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1974                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1975 {
1976         BUILD_BUG();
1977         return 0;
1978 }
1979 #endif
1980
1981 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
1982 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
1983                                       unsigned long sz)
1984 {
1985         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
1986         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
1987 }
1988
1989 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1990                        unsigned long end, unsigned int flags,
1991                        struct page **pages, int *nr)
1992 {
1993         unsigned long pte_end;
1994         struct page *head, *page;
1995         pte_t pte;
1996         int refs;
1997
1998         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1999         if (pte_end < end)
2000                 end = pte_end;
2001
2002         pte = READ_ONCE(*ptep);
2003
2004         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2005                 return 0;
2006
2007         /* hugepages are never "special" */
2008         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2009
2010         refs = 0;
2011         head = pte_page(pte);
2012
2013         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2014         do {
2015                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
2016                 pages[*nr] = page;
2017                 (*nr)++;
2018                 page++;
2019                 refs++;
2020         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2021
2022         head = try_get_compound_head(head, refs);
2023         if (!head) {
2024                 *nr -= refs;
2025                 return 0;
2026         }
2027
2028         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2029                 /* Could be optimized better */
2030                 *nr -= refs;
2031                 while (refs--)
2032                         put_page(head);
2033                 return 0;
2034         }
2035
2036         SetPageReferenced(head);
2037         return 1;
2038 }
2039
2040 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2041                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2042                 struct page **pages, int *nr)
2043 {
2044         pte_t *ptep;
2045         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2046         unsigned long next;
2047
2048         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2049         do {
2050                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2051                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2052                         return 0;
2053         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2054
2055         return 1;
2056 }
2057 #else
2058 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2059                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2060                 struct page **pages, int *nr)
2061 {
2062         return 0;
2063 }
2064 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2065
2066 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2067                         unsigned long end, unsigned int flags,
2068                         struct page **pages, int *nr)
2069 {
2070         struct page *head, *page;
2071         int refs;
2072
2073         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2074                 return 0;
2075
2076         if (pmd_devmap(orig)) {
2077                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2078                         return 0;
2079                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2080         }
2081
2082         refs = 0;
2083         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2084         do {
2085                 pages[*nr] = page;
2086                 (*nr)++;
2087                 page++;
2088                 refs++;
2089         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2090
2091         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2092         if (!head) {
2093                 *nr -= refs;
2094                 return 0;
2095         }
2096
2097         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2098                 *nr -= refs;
2099                 while (refs--)
2100                         put_page(head);
2101                 return 0;
2102         }
2103
2104         SetPageReferenced(head);
2105         return 1;
2106 }
2107
2108 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2109                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2110 {
2111         struct page *head, *page;
2112         int refs;
2113
2114         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2115                 return 0;
2116
2117         if (pud_devmap(orig)) {
2118                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2119                         return 0;
2120                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2121         }
2122
2123         refs = 0;
2124         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2125         do {
2126                 pages[*nr] = page;
2127                 (*nr)++;
2128                 page++;
2129                 refs++;
2130         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2131
2132         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2133         if (!head) {
2134                 *nr -= refs;
2135                 return 0;
2136         }
2137
2138         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2139                 *nr -= refs;
2140                 while (refs--)
2141                         put_page(head);
2142                 return 0;
2143         }
2144
2145         SetPageReferenced(head);
2146         return 1;
2147 }
2148
2149 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2150                         unsigned long end, unsigned int flags,
2151                         struct page **pages, int *nr)
2152 {
2153         int refs;
2154         struct page *head, *page;
2155
2156         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2157                 return 0;
2158
2159         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2160         refs = 0;
2161         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2162         do {
2163                 pages[*nr] = page;
2164                 (*nr)++;
2165                 page++;
2166                 refs++;
2167         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2168
2169         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2170         if (!head) {
2171                 *nr -= refs;
2172                 return 0;
2173         }
2174
2175         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2176                 *nr -= refs;
2177                 while (refs--)
2178                         put_page(head);
2179                 return 0;
2180         }
2181
2182         SetPageReferenced(head);
2183         return 1;
2184 }
2185
2186 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2187                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2188 {
2189         unsigned long next;
2190         pmd_t *pmdp;
2191
2192         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2193         do {
2194                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2195
2196                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2197                 if (!pmd_present(pmd))
2198                         return 0;
2199
2200                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2201                              pmd_devmap(pmd))) {
2202                         /*
2203                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2204                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2205                          * can be serialised against THP migration.
2206                          */
2207                         if (pmd_protnone(pmd))
2208                                 return 0;
2209
2210                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2211                                 pages, nr))
2212                                 return 0;
2213
2214                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2215                         /*
2216                          * architecture have different format for hugetlbfs
2217                          * pmd format and THP pmd format
2218                          */
2219                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2220                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2221                                 return 0;
2222                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2223                         return 0;
2224         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2225
2226         return 1;
2227 }
2228
2229 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2230                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2231 {
2232         unsigned long next;
2233         pud_t *pudp;
2234
2235         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2236         do {
2237                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2238
2239                 next = pud_addr_end(addr, end);
2240                 if (pud_none(pud))
2241                         return 0;
2242                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2243                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2244                                           pages, nr))
2245                                 return 0;
2246                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2247                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2248                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2249                                 return 0;
2250                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2251                         return 0;
2252         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2253
2254         return 1;
2255 }
2256
2257 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2258                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2259 {
2260         unsigned long next;
2261         p4d_t *p4dp;
2262
2263         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2264         do {
2265                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2266
2267                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2268                 if (p4d_none(p4d))
2269                         return 0;
2270                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2271                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2272                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2273                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2274                                 return 0;
2275                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2276                         return 0;
2277         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2278
2279         return 1;
2280 }
2281
2282 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2283                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2284 {
2285         unsigned long next;
2286         pgd_t *pgdp;
2287
2288         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2289         do {
2290                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2291
2292                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2293                 if (pgd_none(pgd))
2294                         return;
2295                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2296                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2297                                           pages, nr))
2298                                 return;
2299                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2300                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2301                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2302                                 return;
2303                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2304                         return;
2305         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2306 }
2307 #else
2308 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2309                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2310 {
2311 }
2312 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2313
2314 #ifndef gup_fast_permitted
2315 /*
2316  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2317  * we need to fall back to the slow version:
2318  */
2319 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2320 {
2321         return true;
2322 }
2323 #endif
2324
2325 /*
2326  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2327  * the regular GUP.
2328  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2329  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2330  *
2331  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2332  * pages pinned.
2333  */
2334 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2335                           struct page **pages)
2336 {
2337         unsigned long len, end;
2338         unsigned long flags;
2339         int nr = 0;
2340
2341         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2342         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2343         end = start + len;
2344
2345         if (end <= start)
2346                 return 0;
2347         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2348                 return 0;
2349
2350         /*
2351          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2352          * interrupts disabled by get_futex_key.
2353          *
2354          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2355          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2356          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2357          *
2358          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2359          * block IPIs that come from THPs splitting.
2360          */
2361
2362         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2363             gup_fast_permitted(start, end)) {
2364                 local_irq_save(flags);
2365                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2366                 local_irq_restore(flags);
2367         }
2368
2369         return nr;
2370 }
2371 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2372
2373 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2374                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2375 {
2376         int ret;
2377
2378         /*
2379          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2380          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2381          */
2382         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2383                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2384                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2385                                             start, nr_pages,
2386                                             pages, NULL, gup_flags);
2387                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2388         } else {
2389                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2390                                               pages, gup_flags);
2391         }
2392
2393         return ret;
2394 }
2395
2396 /**
2397  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2398  * @start:      starting user address
2399  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2400  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2401  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2402  *              Should be at least nr_pages long.
2403  *
2404  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2405  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2406  * calling get_user_pages().
2407  *
2408  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2409  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2410  * were pinned, returns -errno.
2411  */
2412 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2413                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2414 {
2415         unsigned long addr, len, end;
2416         int nr = 0, ret = 0;
2417
2418         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM)))
2419                 return -EINVAL;
2420
2421         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2422         addr = start;
2423         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2424         end = start + len;
2425
2426         if (end <= start)
2427                 return 0;
2428         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2429                 return -EFAULT;
2430
2431         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2432             gup_fast_permitted(start, end)) {
2433                 local_irq_disable();
2434                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr);
2435                 local_irq_enable();
2436                 ret = nr;
2437         }
2438
2439         if (nr < nr_pages) {
2440                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2441                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2442                 pages += nr;
2443
2444                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2445                                               gup_flags, pages);
2446
2447                 /* Have to be a bit careful with return values */
2448                 if (nr > 0) {
2449                         if (ret < 0)
2450                                 ret = nr;
2451                         else
2452                                 ret += nr;
2453                 }
2454         }
2455
2456         return ret;
2457 }
2458 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);