Merge tag 'driver-core-6.2-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-block.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
33                                              unsigned long npages)
34 {
35         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
36                 return;
37
38         /*
39          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
40          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
41          * stick around until the page is freed.
42          *
43          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
44          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
45          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
46          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
47          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
48          * neither is the case, there is certainly something wrong.
49          */
50         for (; npages; npages--, pages++) {
51                 struct page *page = *pages;
52                 struct folio *folio = page_folio(page);
53
54                 if (!folio_test_anon(folio))
55                         continue;
56                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
57                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
58                 else
59                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
60                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
61                                        !PageAnonExclusive(page), page);
62         }
63 }
64
65 /*
66  * Return the folio with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct folio *folio;
72
73 retry:
74         folio = page_folio(page);
75         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
76                 return NULL;
77         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
78                 return NULL;
79
80         /*
81          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
82          * could be that between calling page_folio() and the refcount
83          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
84          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
85          * we were given anymore.
86          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
87          * belongs to this folio.
88          */
89         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
90                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
91                         folio_put_refs(folio, refs);
92                 goto retry;
93         }
94
95         return folio;
96 }
97
98 /**
99  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
100  * @page:  pointer to page to be grabbed
101  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
102  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
103  *
104  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
105  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
106  *
107  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
108  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
109  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
110  *
111  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
112  *
113  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
114  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
115  *
116  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
117  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
120  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
121  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
122  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
123  */
124 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
125 {
126         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
127                 return NULL;
128
129         if (flags & FOLL_GET)
130                 return try_get_folio(page, refs);
131         else if (flags & FOLL_PIN) {
132                 struct folio *folio;
133
134                 /*
135                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
136                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
137                  * path.
138                  */
139                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
140                              !is_longterm_pinnable_page(page)))
141                         return NULL;
142
143                 /*
144                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
145                  * point, the result won't be stable.
146                  */
147                 folio = try_get_folio(page, refs);
148                 if (!folio)
149                         return NULL;
150
151                 /*
152                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
153                  *
154                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
155                  * refcount field at least once, so that the folio really
156                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
157                  * try_get_folio() is left intact.
158                  */
159                 if (folio_test_large(folio))
160                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
161                 else
162                         folio_ref_add(folio,
163                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
164                 /*
165                  * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
166                  * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
167                  * barrier in page_try_share_anon_rmap().
168                  */
169                 smp_mb__after_atomic();
170
171                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
172
173                 return folio;
174         }
175
176         WARN_ON_ONCE(1);
177         return NULL;
178 }
179
180 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
181 {
182         if (flags & FOLL_PIN) {
183                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
184                 if (folio_test_large(folio))
185                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
186                 else
187                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
188         }
189
190         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
191                 folio_put_refs(folio, refs);
192 }
193
194 /**
195  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
196  * @page:    pointer to page to be grabbed
197  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
198  *
199  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
200  *
201  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
202  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
203  *
204  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
205  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
206  * "refs=1".
207  *
208  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
209  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
210  *
211  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the page could not
212  *                      be grabbed.
213  */
214 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
215 {
216         struct folio *folio = page_folio(page);
217
218         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
219         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
220                 return -ENOMEM;
221
222         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
223                 return -EREMOTEIO;
224
225         if (flags & FOLL_GET)
226                 folio_ref_inc(folio);
227         else if (flags & FOLL_PIN) {
228                 /*
229                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
230                  * increment the normal page refcount field at least once,
231                  * so that the page really is pinned.
232                  */
233                 if (folio_test_large(folio)) {
234                         folio_ref_add(folio, 1);
235                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
236                 } else {
237                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
238                 }
239
240                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
241         }
242
243         return 0;
244 }
245
246 /**
247  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
248  * @page:            pointer to page to be released
249  *
250  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
251  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
252  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
253  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
254  */
255 void unpin_user_page(struct page *page)
256 {
257         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
258         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
259 }
260 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
261
262 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
263                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
264 {
265         struct page *next = nth_page(start, i);
266         struct folio *folio = page_folio(next);
267         unsigned int nr = 1;
268
269         if (folio_test_large(folio))
270                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
271                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
272
273         *ntails = nr;
274         return folio;
275 }
276
277 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
278                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
279 {
280         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
281         unsigned int nr;
282
283         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
284                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
285                         break;
286         }
287
288         *ntails = nr - i;
289         return folio;
290 }
291
292 /**
293  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
294  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
295  * @npages: number of pages in the @pages array.
296  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
297  *
298  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
299  * variants called on that page.
300  *
301  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
302  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
303  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
304  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
305  *
306  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
307  *
308  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
309  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
310  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
311  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
312  *
313  */
314 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
315                                  bool make_dirty)
316 {
317         unsigned long i;
318         struct folio *folio;
319         unsigned int nr;
320
321         if (!make_dirty) {
322                 unpin_user_pages(pages, npages);
323                 return;
324         }
325
326         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
327         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
328                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
329                 /*
330                  * Checking PageDirty at this point may race with
331                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
332                  * cases:
333                  *
334                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
335                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
336                  * because clear_page_dirty_for_io() called
337                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
338                  * However, now the page is going to get written back,
339                  * which meets the original intention of setting it
340                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
341                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
342                  * back.
343                  *
344                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
345                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
346                  * written back, so it gets written back again in the
347                  * next writeback cycle. This is harmless.
348                  */
349                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
350                         folio_lock(folio);
351                         folio_mark_dirty(folio);
352                         folio_unlock(folio);
353                 }
354                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
355         }
356 }
357 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
358
359 /**
360  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
361  * gup-pinned page range
362  *
363  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
364  * @npages: number of consecutive pages to release.
365  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
366  *
367  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
368  * pin_user_pages() variants called on that page.
369  *
370  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
371  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
372  * page range was previously listed as clean.
373  *
374  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
375  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
376  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
377  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
378  *
379  */
380 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
381                                       bool make_dirty)
382 {
383         unsigned long i;
384         struct folio *folio;
385         unsigned int nr;
386
387         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
388                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
389                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
390                         folio_lock(folio);
391                         folio_mark_dirty(folio);
392                         folio_unlock(folio);
393                 }
394                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
395         }
396 }
397 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
398
399 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
400 {
401         unsigned long i;
402         struct folio *folio;
403         unsigned int nr;
404
405         /*
406          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
407          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
408          * which is why we're unpinning after all.
409          */
410         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
411                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
412                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
413         }
414 }
415
416 /**
417  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
418  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
419  * @npages: number of pages in the @pages array.
420  *
421  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
422  *
423  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
424  */
425 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
426 {
427         unsigned long i;
428         struct folio *folio;
429         unsigned int nr;
430
431         /*
432          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
433          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
434          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
435          */
436         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
437                 return;
438
439         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
440         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
441                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
442                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
443         }
444 }
445 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
446
447 /*
448  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
449  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
450  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
451  */
452 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
453 {
454         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
455                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
456 }
457
458 #ifdef CONFIG_MMU
459 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
460                 unsigned int flags)
461 {
462         /*
463          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
464          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
465          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
466          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
467          * But we can only make this optimization where a hole would surely
468          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
469          */
470         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
471                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
472                 return ERR_PTR(-EFAULT);
473         return NULL;
474 }
475
476 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
477                 pte_t *pte, unsigned int flags)
478 {
479         if (flags & FOLL_TOUCH) {
480                 pte_t entry = *pte;
481
482                 if (flags & FOLL_WRITE)
483                         entry = pte_mkdirty(entry);
484                 entry = pte_mkyoung(entry);
485
486                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
487                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
488                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
489                 }
490         }
491
492         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
493         return -EEXIST;
494 }
495
496 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
497 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
498                                         struct vm_area_struct *vma,
499                                         unsigned int flags)
500 {
501         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
502         if (pte_write(pte))
503                 return true;
504
505         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
506         if (!(flags & FOLL_FORCE))
507                 return false;
508
509         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
510         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
511                 return false;
512
513         /* ... or read-only private ones */
514         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
515                 return false;
516
517         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
518         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
519                 return false;
520
521         /*
522          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
523          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
524          */
525         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
526                 return false;
527
528         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
529         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
530                 return false;
531         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
532 }
533
534 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
535                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
536                 struct dev_pagemap **pgmap)
537 {
538         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
539         struct page *page;
540         spinlock_t *ptl;
541         pte_t *ptep, pte;
542         int ret;
543
544         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
545         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
546                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
547                 return ERR_PTR(-EINVAL);
548         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
549                 return no_page_table(vma, flags);
550
551         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
552         pte = *ptep;
553         if (!pte_present(pte))
554                 goto no_page;
555         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(flags))
556                 goto no_page;
557
558         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
559
560         /*
561          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
562          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
563          */
564         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
565             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
566                 page = NULL;
567                 goto out;
568         }
569
570         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
571                 /*
572                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
573                  * case since they are only valid while holding the pgmap
574                  * reference.
575                  */
576                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
577                 if (*pgmap)
578                         page = pte_page(pte);
579                 else
580                         goto no_page;
581         } else if (unlikely(!page)) {
582                 if (flags & FOLL_DUMP) {
583                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
584                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
585                         goto out;
586                 }
587
588                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
589                         page = pte_page(pte);
590                 } else {
591                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
592                         page = ERR_PTR(ret);
593                         goto out;
594                 }
595         }
596
597         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
598                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
599                 goto out;
600         }
601
602         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
603                        !PageAnonExclusive(page), page);
604
605         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
606         ret = try_grab_page(page, flags);
607         if (unlikely(ret)) {
608                 page = ERR_PTR(ret);
609                 goto out;
610         }
611
612         /*
613          * We need to make the page accessible if and only if we are going
614          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
615          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
616          */
617         if (flags & FOLL_PIN) {
618                 ret = arch_make_page_accessible(page);
619                 if (ret) {
620                         unpin_user_page(page);
621                         page = ERR_PTR(ret);
622                         goto out;
623                 }
624         }
625         if (flags & FOLL_TOUCH) {
626                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
627                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
628                         set_page_dirty(page);
629                 /*
630                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
631                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
632                  * mark_page_accessed().
633                  */
634                 mark_page_accessed(page);
635         }
636 out:
637         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
638         return page;
639 no_page:
640         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
641         if (!pte_none(pte))
642                 return NULL;
643         return no_page_table(vma, flags);
644 }
645
646 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
647                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
648                                     unsigned int flags,
649                                     struct follow_page_context *ctx)
650 {
651         pmd_t *pmd, pmdval;
652         spinlock_t *ptl;
653         struct page *page;
654         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
655
656         pmd = pmd_offset(pudp, address);
657         /*
658          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
659          * on the stack so that it will stop changing under the code.
660          */
661         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
662         if (pmd_none(pmdval))
663                 return no_page_table(vma, flags);
664         if (!pmd_present(pmdval))
665                 return no_page_table(vma, flags);
666         if (pmd_devmap(pmdval)) {
667                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
668                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
669                 spin_unlock(ptl);
670                 if (page)
671                         return page;
672         }
673         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
674                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
675
676         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(flags))
677                 return no_page_table(vma, flags);
678
679         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
680         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
681                 spin_unlock(ptl);
682                 return no_page_table(vma, flags);
683         }
684         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
685                 spin_unlock(ptl);
686                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
687         }
688         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
689                 int ret;
690                 page = pmd_page(*pmd);
691                 if (is_huge_zero_page(page)) {
692                         spin_unlock(ptl);
693                         ret = 0;
694                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
695                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
696                                 ret = -EBUSY;
697                 } else {
698                         spin_unlock(ptl);
699                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
700                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
701                 }
702
703                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
704                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
705         }
706         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
707         spin_unlock(ptl);
708         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
709         return page;
710 }
711
712 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
713                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
714                                     unsigned int flags,
715                                     struct follow_page_context *ctx)
716 {
717         pud_t *pud;
718         spinlock_t *ptl;
719         struct page *page;
720         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
721
722         pud = pud_offset(p4dp, address);
723         if (pud_none(*pud))
724                 return no_page_table(vma, flags);
725         if (pud_devmap(*pud)) {
726                 ptl = pud_lock(mm, pud);
727                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
728                 spin_unlock(ptl);
729                 if (page)
730                         return page;
731         }
732         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
733                 return no_page_table(vma, flags);
734
735         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
736 }
737
738 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
739                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
740                                     unsigned int flags,
741                                     struct follow_page_context *ctx)
742 {
743         p4d_t *p4d;
744
745         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
746         if (p4d_none(*p4d))
747                 return no_page_table(vma, flags);
748         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
749         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
750                 return no_page_table(vma, flags);
751
752         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
753 }
754
755 /**
756  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
757  * @vma: vm_area_struct mapping @address
758  * @address: virtual address to look up
759  * @flags: flags modifying lookup behaviour
760  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
761  *       pointer to output page_mask
762  *
763  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
764  *
765  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
766  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
767  *
768  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
769  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
770  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
771  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
772  *
773  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
774  *
775  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
776  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
777  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
778  */
779 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
780                               unsigned long address, unsigned int flags,
781                               struct follow_page_context *ctx)
782 {
783         pgd_t *pgd;
784         struct page *page;
785         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
786
787         ctx->page_mask = 0;
788
789         /*
790          * Call hugetlb_follow_page_mask for hugetlb vmas as it will use
791          * special hugetlb page table walking code.  This eliminates the
792          * need to check for hugetlb entries in the general walking code.
793          *
794          * hugetlb_follow_page_mask is only for follow_page() handling here.
795          * Ordinary GUP uses follow_hugetlb_page for hugetlb processing.
796          */
797         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
798                 page = hugetlb_follow_page_mask(vma, address, flags);
799                 if (!page)
800                         page = no_page_table(vma, flags);
801                 return page;
802         }
803
804         pgd = pgd_offset(mm, address);
805
806         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
807                 return no_page_table(vma, flags);
808
809         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
810 }
811
812 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
813                          unsigned int foll_flags)
814 {
815         struct follow_page_context ctx = { NULL };
816         struct page *page;
817
818         if (vma_is_secretmem(vma))
819                 return NULL;
820
821         if (foll_flags & FOLL_PIN)
822                 return NULL;
823
824         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
825         if (ctx.pgmap)
826                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
827         return page;
828 }
829
830 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
831                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
832                 struct page **page)
833 {
834         pgd_t *pgd;
835         p4d_t *p4d;
836         pud_t *pud;
837         pmd_t *pmd;
838         pte_t *pte;
839         int ret = -EFAULT;
840
841         /* user gate pages are read-only */
842         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
843                 return -EFAULT;
844         if (address > TASK_SIZE)
845                 pgd = pgd_offset_k(address);
846         else
847                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
848         if (pgd_none(*pgd))
849                 return -EFAULT;
850         p4d = p4d_offset(pgd, address);
851         if (p4d_none(*p4d))
852                 return -EFAULT;
853         pud = pud_offset(p4d, address);
854         if (pud_none(*pud))
855                 return -EFAULT;
856         pmd = pmd_offset(pud, address);
857         if (!pmd_present(*pmd))
858                 return -EFAULT;
859         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
860         pte = pte_offset_map(pmd, address);
861         if (pte_none(*pte))
862                 goto unmap;
863         *vma = get_gate_vma(mm);
864         if (!page)
865                 goto out;
866         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
867         if (!*page) {
868                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
869                         goto unmap;
870                 *page = pte_page(*pte);
871         }
872         ret = try_grab_page(*page, gup_flags);
873         if (unlikely(ret))
874                 goto unmap;
875 out:
876         ret = 0;
877 unmap:
878         pte_unmap(pte);
879         return ret;
880 }
881
882 /*
883  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
884  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
885  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
886  */
887 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
888                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
889                 int *locked)
890 {
891         unsigned int fault_flags = 0;
892         vm_fault_t ret;
893
894         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
895                 return -EFAULT;
896         if (*flags & FOLL_WRITE)
897                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
898         if (*flags & FOLL_REMOTE)
899                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
900         if (locked) {
901                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
902                 /*
903                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
904                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
905                  * That's because some callers may not be prepared to
906                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
907                  */
908                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
909                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
910         }
911         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
912                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
913         if (*flags & FOLL_TRIED) {
914                 /*
915                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
916                  * can co-exist
917                  */
918                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
919         }
920         if (unshare) {
921                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
922                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
923                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
924         }
925
926         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
927
928         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
929                 /*
930                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
931                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
932                  */
933                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
934                 if (locked)
935                         *locked = 0;
936                 /*
937                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
938                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
939                  * what has happened - we've just fully completed a page
940                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
941                  * that we want to take the mmap lock _again_.
942                  */
943                 return -EAGAIN;
944         }
945
946         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
947                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
948
949                 if (err)
950                         return err;
951                 BUG();
952         }
953
954         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
955                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
956                         *locked = 0;
957                 return -EBUSY;
958         }
959
960         return 0;
961 }
962
963 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
964 {
965         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
966         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
967         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
968
969         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
970                 return -EFAULT;
971
972         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
973                 return -EFAULT;
974
975         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
976                 return -EOPNOTSUPP;
977
978         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA))
979                 return -EOPNOTSUPP;
980
981         if (vma_is_secretmem(vma))
982                 return -EFAULT;
983
984         if (write) {
985                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
986                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
987                                 return -EFAULT;
988                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
989                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
990                                 return -EFAULT;
991                         /*
992                          * We used to let the write,force case do COW in a
993                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
994                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
995                          * executable, without corrupting the file (yet only
996                          * when that file had been opened for writing!).
997                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
998                          * just reject it.
999                          */
1000                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1001                                 return -EFAULT;
1002                 }
1003         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1004                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1005                         return -EFAULT;
1006                 /*
1007                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1008                  * have VM_MAYREAD set?
1009                  */
1010                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1011                         return -EFAULT;
1012         }
1013         /*
1014          * gups are always data accesses, not instruction
1015          * fetches, so execute=false here
1016          */
1017         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1018                 return -EFAULT;
1019         return 0;
1020 }
1021
1022 /**
1023  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1024  * @mm:         mm_struct of target mm
1025  * @start:      starting user address
1026  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1027  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1028  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1029  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1030  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1031  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1032  *              Or NULL if the caller does not require them.
1033  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1034  *
1035  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1036  * number requested), or an error. Details about the return value:
1037  *
1038  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1039  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1040  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1041  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1042  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1043  *
1044  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1045  *
1046  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1047  *
1048  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1049  *
1050  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1051  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1052  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1053  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1054  *
1055  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1056  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1057  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1058  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1059  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1060  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1061  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1062  * locks can't be held over the syscall boundary.
1063  *
1064  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1065  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1066  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1067  * before put_page is called.
1068  *
1069  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1070  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1071  * have FOLL_NOWAIT.
1072  *
1073  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1074  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1075  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1076  * reading or writing and will not be released.
1077  *
1078  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1079  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1080  * you need some special @gup_flags.
1081  */
1082 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1083                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1084                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1085                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1086 {
1087         long ret = 0, i = 0;
1088         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1089         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1090
1091         if (!nr_pages)
1092                 return 0;
1093
1094         start = untagged_addr(start);
1095
1096         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1097
1098         do {
1099                 struct page *page;
1100                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1101                 unsigned int page_increm;
1102
1103                 /* first iteration or cross vma bound */
1104                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1105                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1106                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1107                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1108                                                 gup_flags, &vma,
1109                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1110                                 if (ret)
1111                                         goto out;
1112                                 ctx.page_mask = 0;
1113                                 goto next_page;
1114                         }
1115
1116                         if (!vma) {
1117                                 ret = -EFAULT;
1118                                 goto out;
1119                         }
1120                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1121                         if (ret)
1122                                 goto out;
1123
1124                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1125                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1126                                                 &start, &nr_pages, i,
1127                                                 gup_flags, locked);
1128                                 if (locked && *locked == 0) {
1129                                         /*
1130                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1131                                          * and we've lost mmap_lock.
1132                                          * We must stop here.
1133                                          */
1134                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1135                                         goto out;
1136                                 }
1137                                 continue;
1138                         }
1139                 }
1140 retry:
1141                 /*
1142                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1143                  * potentially allocating memory.
1144                  */
1145                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1146                         ret = -EINTR;
1147                         goto out;
1148                 }
1149                 cond_resched();
1150
1151                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1152                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1153                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1154                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1155                         switch (ret) {
1156                         case 0:
1157                                 goto retry;
1158                         case -EBUSY:
1159                         case -EAGAIN:
1160                                 ret = 0;
1161                                 fallthrough;
1162                         case -EFAULT:
1163                         case -ENOMEM:
1164                         case -EHWPOISON:
1165                                 goto out;
1166                         }
1167                         BUG();
1168                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1169                         /*
1170                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1171                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1172                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1173                          * for this page.
1174                          */
1175                         if (pages) {
1176                                 ret = PTR_ERR(page);
1177                                 goto out;
1178                         }
1179
1180                         goto next_page;
1181                 } else if (IS_ERR(page)) {
1182                         ret = PTR_ERR(page);
1183                         goto out;
1184                 }
1185                 if (pages) {
1186                         pages[i] = page;
1187                         flush_anon_page(vma, page, start);
1188                         flush_dcache_page(page);
1189                         ctx.page_mask = 0;
1190                 }
1191 next_page:
1192                 if (vmas) {
1193                         vmas[i] = vma;
1194                         ctx.page_mask = 0;
1195                 }
1196                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1197                 if (page_increm > nr_pages)
1198                         page_increm = nr_pages;
1199                 i += page_increm;
1200                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1201                 nr_pages -= page_increm;
1202         } while (nr_pages);
1203 out:
1204         if (ctx.pgmap)
1205                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1206         return i ? i : ret;
1207 }
1208
1209 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1210                               unsigned int fault_flags)
1211 {
1212         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1213         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1214         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1215
1216         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1217                 return false;
1218
1219         /*
1220          * The architecture might have a hardware protection
1221          * mechanism other than read/write that can deny access.
1222          *
1223          * gup always represents data access, not instruction
1224          * fetches, so execute=false here:
1225          */
1226         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1227                 return false;
1228
1229         return true;
1230 }
1231
1232 /**
1233  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1234  * @mm:         mm_struct of target mm
1235  * @address:    user address
1236  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1237  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1238  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1239  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1240  *
1241  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1242  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1243  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1244  * trying again.
1245  *
1246  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1247  *
1248  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1249  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1250  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1251  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1252  *
1253  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1254  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1255  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1256  * succeed.
1257  *
1258  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1259  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1260  */
1261 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1262                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1263                      bool *unlocked)
1264 {
1265         struct vm_area_struct *vma;
1266         vm_fault_t ret;
1267
1268         address = untagged_addr(address);
1269
1270         if (unlocked)
1271                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1272
1273 retry:
1274         vma = find_extend_vma(mm, address);
1275         if (!vma || address < vma->vm_start)
1276                 return -EFAULT;
1277
1278         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1279                 return -EFAULT;
1280
1281         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1282             fatal_signal_pending(current))
1283                 return -EINTR;
1284
1285         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1286
1287         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1288                 /*
1289                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1290                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1291                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1292                  */
1293                 mmap_read_lock(mm);
1294                 *unlocked = true;
1295                 return 0;
1296         }
1297
1298         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1299                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1300
1301                 if (err)
1302                         return err;
1303                 BUG();
1304         }
1305
1306         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1307                 mmap_read_lock(mm);
1308                 *unlocked = true;
1309                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1310                 goto retry;
1311         }
1312
1313         return 0;
1314 }
1315 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1316
1317 /*
1318  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1319  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1320  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1321  */
1322 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1323 {
1324         if (fatal_signal_pending(current))
1325                 return true;
1326
1327         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1328                 return false;
1329
1330         return signal_pending(current);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1335  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1336  */
1337 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1338                                                 unsigned long start,
1339                                                 unsigned long nr_pages,
1340                                                 struct page **pages,
1341                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1342                                                 int *locked,
1343                                                 unsigned int flags)
1344 {
1345         long ret, pages_done;
1346         bool lock_dropped;
1347
1348         if (locked) {
1349                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1350                 BUG_ON(vmas);
1351                 /* check caller initialized locked */
1352                 BUG_ON(*locked != 1);
1353         }
1354
1355         if (flags & FOLL_PIN)
1356                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1357
1358         /*
1359          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1360          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1361          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1362          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1363          *
1364          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1365          * that here, as any failures will be obvious enough.
1366          */
1367         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1368                 flags |= FOLL_GET;
1369
1370         pages_done = 0;
1371         lock_dropped = false;
1372         for (;;) {
1373                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1374                                        vmas, locked);
1375                 if (!locked)
1376                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1377                         return ret;
1378
1379                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1380                 if (!*locked) {
1381                         BUG_ON(ret < 0);
1382                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1383                 }
1384
1385                 if (ret > 0) {
1386                         nr_pages -= ret;
1387                         pages_done += ret;
1388                         if (!nr_pages)
1389                                 break;
1390                 }
1391                 if (*locked) {
1392                         /*
1393                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1394                          * FOLL_NOWAIT.
1395                          */
1396                         if (!pages_done)
1397                                 pages_done = ret;
1398                         break;
1399                 }
1400                 /*
1401                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1402                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1403                  */
1404                 if (likely(pages))
1405                         pages += ret;
1406                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1407                 lock_dropped = true;
1408
1409 retry:
1410                 /*
1411                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1412                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1413                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1414                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1415                  * the caller's request. So we need to check it before we
1416                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1417                  */
1418                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1419                         if (!pages_done)
1420                                 pages_done = -EINTR;
1421                         break;
1422                 }
1423
1424                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1425                 if (ret) {
1426                         BUG_ON(ret > 0);
1427                         if (!pages_done)
1428                                 pages_done = ret;
1429                         break;
1430                 }
1431
1432                 *locked = 1;
1433                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1434                                        pages, NULL, locked);
1435                 if (!*locked) {
1436                         /* Continue to retry until we succeeded */
1437                         BUG_ON(ret != 0);
1438                         goto retry;
1439                 }
1440                 if (ret != 1) {
1441                         BUG_ON(ret > 1);
1442                         if (!pages_done)
1443                                 pages_done = ret;
1444                         break;
1445                 }
1446                 nr_pages--;
1447                 pages_done++;
1448                 if (!nr_pages)
1449                         break;
1450                 if (likely(pages))
1451                         pages++;
1452                 start += PAGE_SIZE;
1453         }
1454         if (lock_dropped && *locked) {
1455                 /*
1456                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1457                  * and so the critical section protected by it was lost.
1458                  */
1459                 mmap_read_unlock(mm);
1460                 *locked = 0;
1461         }
1462         return pages_done;
1463 }
1464
1465 /**
1466  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1467  * @vma:   target vma
1468  * @start: start address
1469  * @end:   end address
1470  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1471  *
1472  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1473  *
1474  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1475  * code on error.
1476  *
1477  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1478  *
1479  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1480  * be unperturbed.
1481  *
1482  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1483  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1484  */
1485 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1486                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1487 {
1488         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1489         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1490         int gup_flags;
1491         long ret;
1492
1493         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1494         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1495         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1496         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1497         mmap_assert_locked(mm);
1498
1499         /*
1500          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1501          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1502          */
1503         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1504                 return nr_pages;
1505
1506         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1507         /*
1508          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1509          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1510          * and we would not want to dirty them for nothing.
1511          */
1512         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1513                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1514
1515         /*
1516          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1517          * other than PROT_NONE.
1518          */
1519         if (vma_is_accessible(vma))
1520                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1521
1522         /*
1523          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1524          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1525          */
1526         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1527                                 NULL, NULL, locked);
1528         lru_add_drain();
1529         return ret;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1534  *                            given VMA range readable/writable
1535  *
1536  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1537  *
1538  * @vma: target vma
1539  * @start: start address
1540  * @end: end address
1541  * @write: whether to prefault readable or writable
1542  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1543  *
1544  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1545  * code on error (see __get_user_pages()).
1546  *
1547  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1548  * covered by the VMA.
1549  *
1550  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1551  *
1552  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1553  * it's released, *@locked will be set to 0.
1554  */
1555 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1556                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1557 {
1558         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1559         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1560         int gup_flags;
1561         long ret;
1562
1563         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1564         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1565         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1566         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1567         mmap_assert_locked(mm);
1568
1569         /*
1570          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1571          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1572          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1573          *             in the page table.
1574          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1575          *                a poisoned page.
1576          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1577          */
1578         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1579         if (write)
1580                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1581
1582         /*
1583          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1584          * problems or incompatible mappings.
1585          */
1586         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1587                 return -EINVAL;
1588
1589         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1590                                 NULL, NULL, locked);
1591         lru_add_drain();
1592         return ret;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1597  *
1598  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1599  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1600  * mmap_lock must not be held.
1601  */
1602 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1603 {
1604         struct mm_struct *mm = current->mm;
1605         unsigned long end, nstart, nend;
1606         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1607         int locked = 0;
1608         long ret = 0;
1609
1610         end = start + len;
1611
1612         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1613                 /*
1614                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1615                  * Find first corresponding VMA.
1616                  */
1617                 if (!locked) {
1618                         locked = 1;
1619                         mmap_read_lock(mm);
1620                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
1621                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1622                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
1623
1624                 if (!vma)
1625                         break;
1626                 /*
1627                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1628                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1629                  */
1630                 nend = min(end, vma->vm_end);
1631                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1632                         continue;
1633                 if (nstart < vma->vm_start)
1634                         nstart = vma->vm_start;
1635                 /*
1636                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1637                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1638                  * if the vma was already munlocked.
1639                  */
1640                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1641                 if (ret < 0) {
1642                         if (ignore_errors) {
1643                                 ret = 0;
1644                                 continue;       /* continue at next VMA */
1645                         }
1646                         break;
1647                 }
1648                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1649                 ret = 0;
1650         }
1651         if (locked)
1652                 mmap_read_unlock(mm);
1653         return ret;     /* 0 or negative error code */
1654 }
1655 #else /* CONFIG_MMU */
1656 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1657                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1658                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1659                 unsigned int foll_flags)
1660 {
1661         struct vm_area_struct *vma;
1662         unsigned long vm_flags;
1663         long i;
1664
1665         /* calculate required read or write permissions.
1666          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1667          */
1668         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1669                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1670         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1671                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1672
1673         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1674                 vma = find_vma(mm, start);
1675                 if (!vma)
1676                         goto finish_or_fault;
1677
1678                 /* protect what we can, including chardevs */
1679                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1680                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1681                         goto finish_or_fault;
1682
1683                 if (pages) {
1684                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
1685                         if (pages[i])
1686                                 get_page(pages[i]);
1687                 }
1688                 if (vmas)
1689                         vmas[i] = vma;
1690                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1691         }
1692
1693         return i;
1694
1695 finish_or_fault:
1696         return i ? : -EFAULT;
1697 }
1698 #endif /* !CONFIG_MMU */
1699
1700 /**
1701  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1702  * @uaddr: start of address range
1703  * @size: size of address range
1704  *
1705  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1706  * copy_from_user()).
1707  */
1708 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1709 {
1710         char __user *start = uaddr, *end;
1711
1712         if (unlikely(size == 0))
1713                 return 0;
1714         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1715                 return size;
1716         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1717                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1718                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1719         }
1720         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1721         if (unlikely(end < start))
1722                 end = NULL;
1723         while (uaddr != end) {
1724                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1725                 uaddr += PAGE_SIZE;
1726         }
1727
1728 out:
1729         user_write_access_end();
1730         if (size > uaddr - start)
1731                 return size - (uaddr - start);
1732         return 0;
1733 }
1734 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1735
1736 /**
1737  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1738  * @uaddr: start of address range
1739  * @size: size of address range
1740  *
1741  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1742  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1743  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1744  *
1745  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1746  * copy_from_user()).
1747  */
1748 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1749 {
1750         size_t faulted_in;
1751
1752         /*
1753          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1754          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1755          * functions may not check for this.
1756          */
1757         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1758         if (faulted_in)
1759                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1760
1761         return size - faulted_in;
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1764
1765 /*
1766  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1767  * @uaddr: start of address range
1768  * @size: length of address range
1769  *
1770  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1771  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1772  * memory.
1773  *
1774  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1775  *
1776  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1777  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1778  * time.
1779  *
1780  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1781  * copy_from_user().
1782  */
1783 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1784 {
1785         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1786         struct mm_struct *mm = current->mm;
1787         bool unlocked = false;
1788
1789         if (unlikely(size == 0))
1790                 return 0;
1791         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1792         if (end < start)
1793                 end = 0;
1794
1795         mmap_read_lock(mm);
1796         do {
1797                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1798                         break;
1799                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1800         } while (start != end);
1801         mmap_read_unlock(mm);
1802
1803         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1804                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1805         return 0;
1806 }
1807 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1808
1809 /**
1810  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1811  * @uaddr: start of user address range
1812  * @size: size of user address range
1813  *
1814  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1815  * copy_from_user()).
1816  */
1817 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1818 {
1819         const char __user *start = uaddr, *end;
1820         volatile char c;
1821
1822         if (unlikely(size == 0))
1823                 return 0;
1824         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1825                 return size;
1826         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1827                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1828                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1829         }
1830         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1831         if (unlikely(end < start))
1832                 end = NULL;
1833         while (uaddr != end) {
1834                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1835                 uaddr += PAGE_SIZE;
1836         }
1837
1838 out:
1839         user_read_access_end();
1840         (void)c;
1841         if (size > uaddr - start)
1842                 return size - (uaddr - start);
1843         return 0;
1844 }
1845 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1846
1847 /**
1848  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1849  * @addr: user address
1850  *
1851  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1852  * to be freed afterwards by put_page().
1853  *
1854  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1855  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1856  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1857  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1858  *
1859  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1860  */
1861 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1862 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1863 {
1864         struct mm_struct *mm = current->mm;
1865         struct page *page;
1866         int locked = 1;
1867         int ret;
1868
1869         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1870                 return NULL;
1871         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1872                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1873         if (locked)
1874                 mmap_read_unlock(mm);
1875         return (ret == 1) ? page : NULL;
1876 }
1877 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1878
1879 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1880 /*
1881  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
1882  */
1883 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
1884                                         struct list_head *movable_page_list,
1885                                         unsigned long nr_pages,
1886                                         struct page **pages)
1887 {
1888         unsigned long i, collected = 0;
1889         struct folio *prev_folio = NULL;
1890         bool drain_allow = true;
1891
1892         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1893                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1894
1895                 if (folio == prev_folio)
1896                         continue;
1897                 prev_folio = folio;
1898
1899                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
1900                         continue;
1901
1902                 collected++;
1903
1904                 if (folio_is_device_coherent(folio))
1905                         continue;
1906
1907                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1908                         isolate_hugetlb(&folio->page, movable_page_list);
1909                         continue;
1910                 }
1911
1912                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1913                         lru_add_drain_all();
1914                         drain_allow = false;
1915                 }
1916
1917                 if (!folio_isolate_lru(folio))
1918                         continue;
1919
1920                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
1921                 node_stat_mod_folio(folio,
1922                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1923                                     folio_nr_pages(folio));
1924         }
1925
1926         return collected;
1927 }
1928
1929 /*
1930  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
1931  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
1932  * (or partial success).
1933  */
1934 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
1935                                         struct list_head *movable_page_list,
1936                                         unsigned long nr_pages,
1937                                         struct page **pages)
1938 {
1939         int ret;
1940         unsigned long i;
1941
1942         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1943                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1944
1945                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
1946                         /*
1947                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
1948                          * the pin on the source page to a normal reference.
1949                          */
1950                         pages[i] = NULL;
1951                         folio_get(folio);
1952                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
1953
1954                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
1955                                 ret = -EBUSY;
1956                                 goto err;
1957                         }
1958
1959                         continue;
1960                 }
1961
1962                 /*
1963                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
1964                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
1965                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
1966                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
1967                  * page won't be freed if it's migrating.
1968                  */
1969                 unpin_user_page(pages[i]);
1970                 pages[i] = NULL;
1971         }
1972
1973         if (!list_empty(movable_page_list)) {
1974                 struct migration_target_control mtc = {
1975                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1976                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1977                 };
1978
1979                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
1980                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1981                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
1982                         ret = -ENOMEM;
1983                         goto err;
1984                 }
1985         }
1986
1987         putback_movable_pages(movable_page_list);
1988
1989         return -EAGAIN;
1990
1991 err:
1992         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1993                 if (pages[i])
1994                         unpin_user_page(pages[i]);
1995         putback_movable_pages(movable_page_list);
1996
1997         return ret;
1998 }
1999
2000 /*
2001  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2002  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2003  * this routine.
2004  *
2005  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2006  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2007  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2008  * call this routine again.
2009  *
2010  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2011  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2012  *
2013  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2014  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2015  */
2016 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2017                                             struct page **pages)
2018 {
2019         unsigned long collected;
2020         LIST_HEAD(movable_page_list);
2021
2022         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2023                                                 nr_pages, pages);
2024         if (!collected)
2025                 return 0;
2026
2027         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2028                                                 pages);
2029 }
2030 #else
2031 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2032                                             struct page **pages)
2033 {
2034         return 0;
2035 }
2036 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2037
2038 /*
2039  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2040  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2041  */
2042 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2043                                   unsigned long start,
2044                                   unsigned long nr_pages,
2045                                   struct page **pages,
2046                                   struct vm_area_struct **vmas,
2047                                   int *locked,
2048                                   unsigned int gup_flags)
2049 {
2050         bool must_unlock = false;
2051         unsigned int flags;
2052         long rc, nr_pinned_pages;
2053
2054         if (locked && WARN_ON_ONCE(!*locked))
2055                 return -EINVAL;
2056
2057         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2058                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2059                                                locked, gup_flags);
2060
2061         /*
2062          * If we get to this point then FOLL_LONGTERM is set, and FOLL_LONGTERM
2063          * implies FOLL_PIN (although the reverse is not true). Therefore it is
2064          * correct to unconditionally call check_and_migrate_movable_pages()
2065          * which assumes pages have been pinned via FOLL_PIN.
2066          *
2067          * Enforce the above reasoning by asserting that FOLL_PIN is set.
2068          */
2069         if (WARN_ON(!(gup_flags & FOLL_PIN)))
2070                 return -EINVAL;
2071         flags = memalloc_pin_save();
2072         do {
2073                 if (locked && !*locked) {
2074                         mmap_read_lock(mm);
2075                         must_unlock = true;
2076                         *locked = 1;
2077                 }
2078                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2079                                                           pages, vmas, locked,
2080                                                           gup_flags);
2081                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2082                         rc = nr_pinned_pages;
2083                         break;
2084                 }
2085                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2086         } while (rc == -EAGAIN);
2087         memalloc_pin_restore(flags);
2088
2089         if (locked && *locked && must_unlock) {
2090                 mmap_read_unlock(mm);
2091                 *locked = 0;
2092         }
2093         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2094 }
2095
2096 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
2097 {
2098         /*
2099          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2100          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
2101          */
2102         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2103                 return false;
2104         /*
2105          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
2106          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
2107          * FOLL_PIN.
2108          */
2109         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2110                 return false;
2111
2112         return true;
2113 }
2114
2115 #ifdef CONFIG_MMU
2116 /**
2117  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2118  * @mm:         mm_struct of target mm
2119  * @start:      starting user address
2120  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2121  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2122  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2123  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2124  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2125  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2126  *              Or NULL if the caller does not require them.
2127  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2128  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2129  *              utilised. Lock must initially be held.
2130  *
2131  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2132  * number requested), or an error. Details about the return value:
2133  *
2134  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2135  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2136  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2137  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2138  *
2139  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2140  *
2141  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2142  *
2143  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2144  *
2145  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2146  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2147  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2148  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2149  *
2150  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2151  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2152  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2153  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2154  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2155  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2156  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2157  * locks can't be held over the syscall boundary.
2158  *
2159  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2160  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2161  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2162  *
2163  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2164  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2165  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2166  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2167  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2168  *
2169  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2170  *
2171  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2172  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2173  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2174  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2175  */
2176 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2177                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2178                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2179                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2180 {
2181         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2182                 return -EINVAL;
2183
2184         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas, locked,
2185                                      gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
2186 }
2187 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2188
2189 #else /* CONFIG_MMU */
2190 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2191                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2192                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2193                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2194 {
2195         return 0;
2196 }
2197 #endif /* !CONFIG_MMU */
2198
2199 /**
2200  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2201  * @start:      starting user address
2202  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2203  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2204  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2205  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2206  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2207  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2208  *              Or NULL if the caller does not require them.
2209  *
2210  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2211  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2212  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2213  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2214  */
2215 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2216                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2217                 struct vm_area_struct **vmas)
2218 {
2219         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2220                 return -EINVAL;
2221
2222         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2223                                      pages, vmas, NULL, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2224 }
2225 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2226
2227 /*
2228  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2229  *
2230  *      mmap_read_lock(mm);
2231  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2232  *      mmap_read_unlock(mm);
2233  *
2234  *  with:
2235  *
2236  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2237  *
2238  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2239  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2240  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2241  */
2242 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2243                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2244 {
2245         struct mm_struct *mm = current->mm;
2246         int locked = 1;
2247         long ret;
2248
2249         mmap_read_lock(mm);
2250         ret = __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL, &locked,
2251                                     gup_flags | FOLL_TOUCH);
2252         if (locked)
2253                 mmap_read_unlock(mm);
2254         return ret;
2255 }
2256 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2257
2258 /*
2259  * Fast GUP
2260  *
2261  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2262  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2263  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2264  * block any THP splits.
2265  *
2266  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2267  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2268  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2269  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2270  *
2271  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2272  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2273  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2274  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2275  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2276  *
2277  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2278  * are currently made:
2279  *
2280  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2281  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2282  *
2283  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2284  *
2285  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2286  *
2287  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2288  *
2289  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2290  */
2291 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2292
2293 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2294                                             unsigned int flags,
2295                                             struct page **pages)
2296 {
2297         while ((*nr) - nr_start) {
2298                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2299
2300                 ClearPageReferenced(page);
2301                 if (flags & FOLL_PIN)
2302                         unpin_user_page(page);
2303                 else
2304                         put_page(page);
2305         }
2306 }
2307
2308 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2309 /*
2310  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2311  * operations.
2312  *
2313  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2314  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2315  *
2316  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2317  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2318  * is pinned.
2319  *
2320  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2321  *
2322  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2323  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2324  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2325  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2326  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2327  */
2328 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2329                          unsigned long end, unsigned int flags,
2330                          struct page **pages, int *nr)
2331 {
2332         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2333         int nr_start = *nr, ret = 0;
2334         pte_t *ptep, *ptem;
2335
2336         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2337         do {
2338                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2339                 struct page *page;
2340                 struct folio *folio;
2341
2342                 if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(flags))
2343                         goto pte_unmap;
2344
2345                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2346                         goto pte_unmap;
2347
2348                 if (pte_devmap(pte)) {
2349                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2350                                 goto pte_unmap;
2351
2352                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2353                         if (unlikely(!pgmap)) {
2354                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2355                                 goto pte_unmap;
2356                         }
2357                 } else if (pte_special(pte))
2358                         goto pte_unmap;
2359
2360                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2361                 page = pte_page(pte);
2362
2363                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2364                 if (!folio)
2365                         goto pte_unmap;
2366
2367                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2368                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2369                         goto pte_unmap;
2370                 }
2371
2372                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2373                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2374                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2375                         goto pte_unmap;
2376                 }
2377
2378                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2379                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2380                         goto pte_unmap;
2381                 }
2382
2383                 /*
2384                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2385                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2386                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2387                  * details.
2388                  */
2389                 if (flags & FOLL_PIN) {
2390                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2391                         if (ret) {
2392                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2393                                 goto pte_unmap;
2394                         }
2395                 }
2396                 folio_set_referenced(folio);
2397                 pages[*nr] = page;
2398                 (*nr)++;
2399         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2400
2401         ret = 1;
2402
2403 pte_unmap:
2404         if (pgmap)
2405                 put_dev_pagemap(pgmap);
2406         pte_unmap(ptem);
2407         return ret;
2408 }
2409 #else
2410
2411 /*
2412  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2413  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2414  * to be special.
2415  *
2416  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2417  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2418  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2419  */
2420 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2421                          unsigned long end, unsigned int flags,
2422                          struct page **pages, int *nr)
2423 {
2424         return 0;
2425 }
2426 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2427
2428 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2429 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2430                              unsigned long end, unsigned int flags,
2431                              struct page **pages, int *nr)
2432 {
2433         int nr_start = *nr;
2434         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2435
2436         do {
2437                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2438
2439                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2440                 if (unlikely(!pgmap)) {
2441                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2442                         break;
2443                 }
2444
2445                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
2446                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2447                         break;
2448                 }
2449
2450                 SetPageReferenced(page);
2451                 pages[*nr] = page;
2452                 if (unlikely(try_grab_page(page, flags))) {
2453                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2454                         break;
2455                 }
2456                 (*nr)++;
2457                 pfn++;
2458         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2459
2460         put_dev_pagemap(pgmap);
2461         return addr == end;
2462 }
2463
2464 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2465                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2466                                  struct page **pages, int *nr)
2467 {
2468         unsigned long fault_pfn;
2469         int nr_start = *nr;
2470
2471         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2472         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2473                 return 0;
2474
2475         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2476                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2477                 return 0;
2478         }
2479         return 1;
2480 }
2481
2482 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2483                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2484                                  struct page **pages, int *nr)
2485 {
2486         unsigned long fault_pfn;
2487         int nr_start = *nr;
2488
2489         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2490         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2491                 return 0;
2492
2493         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2494                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2495                 return 0;
2496         }
2497         return 1;
2498 }
2499 #else
2500 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2501                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2502                                  struct page **pages, int *nr)
2503 {
2504         BUILD_BUG();
2505         return 0;
2506 }
2507
2508 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2509                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2510                                  struct page **pages, int *nr)
2511 {
2512         BUILD_BUG();
2513         return 0;
2514 }
2515 #endif
2516
2517 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2518                            unsigned long end, struct page **pages)
2519 {
2520         int nr;
2521
2522         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2523                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2524
2525         return nr;
2526 }
2527
2528 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2529 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2530                                       unsigned long sz)
2531 {
2532         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2533         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2534 }
2535
2536 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2537                        unsigned long end, unsigned int flags,
2538                        struct page **pages, int *nr)
2539 {
2540         unsigned long pte_end;
2541         struct page *page;
2542         struct folio *folio;
2543         pte_t pte;
2544         int refs;
2545
2546         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2547         if (pte_end < end)
2548                 end = pte_end;
2549
2550         pte = huge_ptep_get(ptep);
2551
2552         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2553                 return 0;
2554
2555         /* hugepages are never "special" */
2556         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2557
2558         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2559         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2560
2561         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2562         if (!folio)
2563                 return 0;
2564
2565         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2566                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2567                 return 0;
2568         }
2569
2570         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2571                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2572                 return 0;
2573         }
2574
2575         *nr += refs;
2576         folio_set_referenced(folio);
2577         return 1;
2578 }
2579
2580 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2581                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2582                 struct page **pages, int *nr)
2583 {
2584         pte_t *ptep;
2585         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2586         unsigned long next;
2587
2588         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2589         do {
2590                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2591                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2592                         return 0;
2593         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2594
2595         return 1;
2596 }
2597 #else
2598 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2599                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2600                 struct page **pages, int *nr)
2601 {
2602         return 0;
2603 }
2604 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2605
2606 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2607                         unsigned long end, unsigned int flags,
2608                         struct page **pages, int *nr)
2609 {
2610         struct page *page;
2611         struct folio *folio;
2612         int refs;
2613
2614         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2615                 return 0;
2616
2617         if (pmd_devmap(orig)) {
2618                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2619                         return 0;
2620                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2621                                              pages, nr);
2622         }
2623
2624         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2625         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2626
2627         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2628         if (!folio)
2629                 return 0;
2630
2631         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2632                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2633                 return 0;
2634         }
2635
2636         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2637                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2638                 return 0;
2639         }
2640
2641         *nr += refs;
2642         folio_set_referenced(folio);
2643         return 1;
2644 }
2645
2646 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2647                         unsigned long end, unsigned int flags,
2648                         struct page **pages, int *nr)
2649 {
2650         struct page *page;
2651         struct folio *folio;
2652         int refs;
2653
2654         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2655                 return 0;
2656
2657         if (pud_devmap(orig)) {
2658                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2659                         return 0;
2660                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2661                                              pages, nr);
2662         }
2663
2664         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2665         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2666
2667         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2668         if (!folio)
2669                 return 0;
2670
2671         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2672                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2673                 return 0;
2674         }
2675
2676         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2677                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2678                 return 0;
2679         }
2680
2681         *nr += refs;
2682         folio_set_referenced(folio);
2683         return 1;
2684 }
2685
2686 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2687                         unsigned long end, unsigned int flags,
2688                         struct page **pages, int *nr)
2689 {
2690         int refs;
2691         struct page *page;
2692         struct folio *folio;
2693
2694         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2695                 return 0;
2696
2697         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2698
2699         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2700         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2701
2702         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2703         if (!folio)
2704                 return 0;
2705
2706         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2707                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2708                 return 0;
2709         }
2710
2711         *nr += refs;
2712         folio_set_referenced(folio);
2713         return 1;
2714 }
2715
2716 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2717                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2718 {
2719         unsigned long next;
2720         pmd_t *pmdp;
2721
2722         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2723         do {
2724                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2725
2726                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2727                 if (!pmd_present(pmd))
2728                         return 0;
2729
2730                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2731                              pmd_devmap(pmd))) {
2732                         if (pmd_protnone(pmd) &&
2733                             !gup_can_follow_protnone(flags))
2734                                 return 0;
2735
2736                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2737                                 pages, nr))
2738                                 return 0;
2739
2740                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2741                         /*
2742                          * architecture have different format for hugetlbfs
2743                          * pmd format and THP pmd format
2744                          */
2745                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2746                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2747                                 return 0;
2748                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
2749                         return 0;
2750         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2751
2752         return 1;
2753 }
2754
2755 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2756                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2757 {
2758         unsigned long next;
2759         pud_t *pudp;
2760
2761         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2762         do {
2763                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2764
2765                 next = pud_addr_end(addr, end);
2766                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2767                         return 0;
2768                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
2769                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2770                                           pages, nr))
2771                                 return 0;
2772                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2773                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2774                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2775                                 return 0;
2776                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2777                         return 0;
2778         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2779
2780         return 1;
2781 }
2782
2783 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2784                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2785 {
2786         unsigned long next;
2787         p4d_t *p4dp;
2788
2789         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2790         do {
2791                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2792
2793                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2794                 if (p4d_none(p4d))
2795                         return 0;
2796                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2797                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2798                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2799                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2800                                 return 0;
2801                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2802                         return 0;
2803         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2804
2805         return 1;
2806 }
2807
2808 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2809                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2810 {
2811         unsigned long next;
2812         pgd_t *pgdp;
2813
2814         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2815         do {
2816                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2817
2818                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2819                 if (pgd_none(pgd))
2820                         return;
2821                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2822                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2823                                           pages, nr))
2824                                 return;
2825                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2826                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2827                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2828                                 return;
2829                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2830                         return;
2831         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2832 }
2833 #else
2834 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2835                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2836 {
2837 }
2838 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2839
2840 #ifndef gup_fast_permitted
2841 /*
2842  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2843  * we need to fall back to the slow version:
2844  */
2845 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2846 {
2847         return true;
2848 }
2849 #endif
2850
2851 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2852                                             unsigned long end,
2853                                             unsigned int gup_flags,
2854                                             struct page **pages)
2855 {
2856         unsigned long flags;
2857         int nr_pinned = 0;
2858         unsigned seq;
2859
2860         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2861             !gup_fast_permitted(start, end))
2862                 return 0;
2863
2864         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2865                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2866                 if (seq & 1)
2867                         return 0;
2868         }
2869
2870         /*
2871          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2872          * general purpose use of this routine.
2873          *
2874          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2875          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2876          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2877          *
2878          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2879          * that come from THPs splitting.
2880          */
2881         local_irq_save(flags);
2882         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2883         local_irq_restore(flags);
2884
2885         /*
2886          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2887          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2888          */
2889         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2890                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2891                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
2892                         return 0;
2893                 } else {
2894                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
2895                 }
2896         }
2897         return nr_pinned;
2898 }
2899
2900 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2901                                         unsigned long nr_pages,
2902                                         unsigned int gup_flags,
2903                                         struct page **pages)
2904 {
2905         unsigned long len, end;
2906         unsigned long nr_pinned;
2907         int ret;
2908
2909         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2910                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2911                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
2912                                        FOLL_PCI_P2PDMA)))
2913                 return -EINVAL;
2914
2915         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2916                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2917
2918         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2919                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2920
2921         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2922         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2923         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2924                 return 0;
2925         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2926                 return -EFAULT;
2927
2928         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2929         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2930                 return nr_pinned;
2931
2932         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2933         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2934         pages += nr_pinned;
2935         ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, pages,
2936                                       gup_flags);
2937         if (ret < 0) {
2938                 /*
2939                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2940                  * returning -errno is not an option
2941                  */
2942                 if (nr_pinned)
2943                         return nr_pinned;
2944                 return ret;
2945         }
2946         return ret + nr_pinned;
2947 }
2948
2949 /**
2950  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2951  * @start:      starting user address
2952  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2953  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2954  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2955  *              Should be at least nr_pages long.
2956  *
2957  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2958  * the regular GUP.
2959  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2960  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2961  *
2962  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2963  * pages pinned.
2964  *
2965  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2966  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2967  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2968  */
2969 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2970                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2971 {
2972         int nr_pinned;
2973         /*
2974          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2975          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2976          *
2977          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2978          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2979          */
2980         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2981
2982         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2983                                                  pages);
2984
2985         /*
2986          * As specified in the API description above, this routine is not
2987          * allowed to return negative values. However, the common core
2988          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2989          * Therefore, correct for that here:
2990          */
2991         if (nr_pinned < 0)
2992                 nr_pinned = 0;
2993
2994         return nr_pinned;
2995 }
2996 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2997
2998 /**
2999  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3000  * @start:      starting user address
3001  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3002  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3003  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3004  *              Should be at least nr_pages long.
3005  *
3006  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3007  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3008  * calling get_user_pages().
3009  *
3010  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3011  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3012  * -errno.
3013  */
3014 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3015                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3016 {
3017         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
3018                 return -EINVAL;
3019
3020         /*
3021          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3022          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3023          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3024          * request.
3025          */
3026         gup_flags |= FOLL_GET;
3027         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3028 }
3029 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3030
3031 /**
3032  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3033  *
3034  * @start:      starting user address
3035  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3036  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3037  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3038  *              Should be at least nr_pages long.
3039  *
3040  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3041  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3042  * the arguments here are identical.
3043  *
3044  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3045  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3046  */
3047 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3048                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3049 {
3050         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3051         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3052                 return -EINVAL;
3053
3054         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3055                 return -EINVAL;
3056
3057         gup_flags |= FOLL_PIN;
3058         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3059 }
3060 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3061
3062 /*
3063  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
3064  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
3065  *
3066  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
3067  */
3068 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3069                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3070 {
3071         int nr_pinned;
3072
3073         /*
3074          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3075          * rules require returning 0, rather than -errno:
3076          */
3077         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3078                 return 0;
3079
3080         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3081                 return 0;
3082         /*
3083          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3084          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3085          */
3086         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3087         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3088                                                  pages);
3089         /*
3090          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3091          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3092          * correct for that here:
3093          */
3094         if (nr_pinned < 0)
3095                 nr_pinned = 0;
3096
3097         return nr_pinned;
3098 }
3099 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3100
3101 /**
3102  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3103  *
3104  * @mm:         mm_struct of target mm
3105  * @start:      starting user address
3106  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3107  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3108  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3109  *              Should be at least nr_pages long.
3110  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3111  *              Or NULL if the caller does not require them.
3112  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3113  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3114  *              utilised. Lock must initially be held.
3115  *
3116  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3117  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3118  * the arguments here are identical.
3119  *
3120  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3121  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3122  */
3123 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3124                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3125                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3126                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3127 {
3128         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3129         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3130                 return -EINVAL;
3131
3132         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3133                 return -EINVAL;
3134
3135         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas, locked,
3136                                      gup_flags | FOLL_PIN | FOLL_TOUCH |
3137                                              FOLL_REMOTE);
3138 }
3139 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3140
3141 /**
3142  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3143  *
3144  * @start:      starting user address
3145  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3146  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3147  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3148  *              Should be at least nr_pages long.
3149  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3150  *              Or NULL if the caller does not require them.
3151  *
3152  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3153  * FOLL_PIN is set.
3154  *
3155  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3156  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3157  */
3158 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3159                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3160                     struct vm_area_struct **vmas)
3161 {
3162         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3163         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3164                 return -EINVAL;
3165
3166         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3167                 return -EINVAL;
3168
3169         gup_flags |= FOLL_PIN;
3170         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3171                                      pages, vmas, NULL, gup_flags);
3172 }
3173 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3174
3175 /*
3176  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3177  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3178  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3179  */
3180 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3181                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3182 {
3183         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3184         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3185                 return -EINVAL;
3186
3187         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3188                 return -EINVAL;
3189
3190         gup_flags |= FOLL_PIN;
3191         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3192 }
3193 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);