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