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