Merge tag 'fs_for_v5.14-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jack...
[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
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
48 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
49 {
50 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
51         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
52                 return;
53 #endif
54
55         /*
56          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
57          * ref needs a put_page().
58          */
59         if (refs > 1)
60                 page_ref_sub(page, refs - 1);
61         put_page(page);
62 }
63
64 /*
65  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
66  * or NULL if that failed.
67  */
68 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
69 {
70         struct page *head = compound_head(page);
71
72         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
73                 return NULL;
74         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
75                 return NULL;
76
77         /*
78          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
79          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
80          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
81          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
82          * we were given anymore.
83          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
84          * belong together.
85          */
86         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
87                 put_page_refs(head, refs);
88                 return NULL;
89         }
90
91         return head;
92 }
93
94 /*
95  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
96  * flags-dependent amount.
97  *
98  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
99  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
100  *
101  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
102  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
103  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
104  *
105  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
106  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
107  *
108  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
109  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
110  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
111  * is also emitted.
112  */
113 __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
114                                                    int refs, unsigned int flags)
115 {
116         if (flags & FOLL_GET)
117                 return try_get_compound_head(page, refs);
118         else if (flags & FOLL_PIN) {
119                 int orig_refs = refs;
120
121                 /*
122                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
123                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
124                  * path.
125                  */
126                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
127                              !is_pinnable_page(page)))
128                         return NULL;
129
130                 /*
131                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
132                  * point, the result won't be stable.
133                  */
134                 page = try_get_compound_head(page, refs);
135                 if (!page)
136                         return NULL;
137
138                 /*
139                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
140                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
141                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
142                  *
143                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
144                  * field at least once, so that the page really is pinned.
145                  */
146                 if (hpage_pincount_available(page))
147                         hpage_pincount_add(page, refs);
148                 else
149                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
150
151                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
152                                     orig_refs);
153
154                 return page;
155         }
156
157         WARN_ON_ONCE(1);
158         return NULL;
159 }
160
161 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
162 {
163         if (flags & FOLL_PIN) {
164                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
165                                     refs);
166
167                 if (hpage_pincount_available(page))
168                         hpage_pincount_sub(page, refs);
169                 else
170                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
171         }
172
173         put_page_refs(page, refs);
174 }
175
176 /**
177  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
178  *
179  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
180  *
181  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
182  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
183  *
184  * @page:    pointer to page to be grabbed
185  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
186  *
187  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
188  * time. Cases:
189  *
190  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
191  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
192  *
193  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
194  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
195  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
196  */
197 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
198 {
199         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
200
201         if (flags & FOLL_GET)
202                 return try_get_page(page);
203         else if (flags & FOLL_PIN) {
204                 int refs = 1;
205
206                 page = compound_head(page);
207
208                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
209                         return false;
210
211                 if (hpage_pincount_available(page))
212                         hpage_pincount_add(page, 1);
213                 else
214                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
215
216                 /*
217                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
218                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
219                  * *also* increment the normal page refcount field at least
220                  * once, so that the page really is pinned.
221                  */
222                 page_ref_add(page, refs);
223
224                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
225         }
226
227         return true;
228 }
229
230 /**
231  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
232  * @page:            pointer to page to be released
233  *
234  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
235  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
236  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
237  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
238  */
239 void unpin_user_page(struct page *page)
240 {
241         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
244
245 static inline void compound_range_next(unsigned long i, unsigned long npages,
246                                        struct page **list, struct page **head,
247                                        unsigned int *ntails)
248 {
249         struct page *next, *page;
250         unsigned int nr = 1;
251
252         if (i >= npages)
253                 return;
254
255         next = *list + i;
256         page = compound_head(next);
257         if (PageCompound(page) && compound_order(page) >= 1)
258                 nr = min_t(unsigned int,
259                            page + compound_nr(page) - next, npages - i);
260
261         *head = page;
262         *ntails = nr;
263 }
264
265 #define for_each_compound_range(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
266         for (__i = 0, \
267              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
268              __i < __npages; __i += __ntails, \
269              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
270
271 static inline void compound_next(unsigned long i, unsigned long npages,
272                                  struct page **list, struct page **head,
273                                  unsigned int *ntails)
274 {
275         struct page *page;
276         unsigned int nr;
277
278         if (i >= npages)
279                 return;
280
281         page = compound_head(list[i]);
282         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
283                 if (compound_head(list[nr]) != page)
284                         break;
285         }
286
287         *head = page;
288         *ntails = nr - i;
289 }
290
291 #define for_each_compound_head(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
292         for (__i = 0, \
293              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
294              __i < __npages; __i += __ntails, \
295              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
296
297 /**
298  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
299  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
300  * @npages: number of pages in the @pages array.
301  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
302  *
303  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
304  * variants called on that page.
305  *
306  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
307  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
308  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
309  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
310  *
311  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
312  *
313  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
314  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
315  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
316  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
317  *
318  */
319 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
320                                  bool make_dirty)
321 {
322         unsigned long index;
323         struct page *head;
324         unsigned int ntails;
325
326         if (!make_dirty) {
327                 unpin_user_pages(pages, npages);
328                 return;
329         }
330
331         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails) {
332                 /*
333                  * Checking PageDirty at this point may race with
334                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
335                  * cases:
336                  *
337                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
338                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
339                  * because clear_page_dirty_for_io() called
340                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
341                  * However, now the page is going to get written back,
342                  * which meets the original intention of setting it
343                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
344                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
345                  * back.
346                  *
347                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
348                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
349                  * written back, so it gets written back again in the
350                  * next writeback cycle. This is harmless.
351                  */
352                 if (!PageDirty(head))
353                         set_page_dirty_lock(head);
354                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
355         }
356 }
357 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
358
359 /**
360  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
361  * gup-pinned page range
362  *
363  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
364  * @npages: number of consecutive pages to release.
365  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
366  *
367  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
368  * pin_user_pages() variants called on that page.
369  *
370  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
371  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
372  * page range was previously listed as clean.
373  *
374  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
375  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
376  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
377  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
378  *
379  */
380 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
381                                       bool make_dirty)
382 {
383         unsigned long index;
384         struct page *head;
385         unsigned int ntails;
386
387         for_each_compound_range(index, &page, npages, head, ntails) {
388                 if (make_dirty && !PageDirty(head))
389                         set_page_dirty_lock(head);
390                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
391         }
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
394
395 /**
396  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
397  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
398  * @npages: number of pages in the @pages array.
399  *
400  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
401  *
402  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
403  */
404 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
405 {
406         unsigned long index;
407         struct page *head;
408         unsigned int ntails;
409
410         /*
411          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
412          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
413          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
414          */
415         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
416                 return;
417
418         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails)
419                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
420 }
421 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
422
423 /*
424  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
425  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
426  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
427  */
428 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
429 {
430         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
431                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
432 }
433
434 #ifdef CONFIG_MMU
435 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
436                 unsigned int flags)
437 {
438         /*
439          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
440          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
441          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
442          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
443          * But we can only make this optimization where a hole would surely
444          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
445          */
446         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
447                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
448                 return ERR_PTR(-EFAULT);
449         return NULL;
450 }
451
452 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
453                 pte_t *pte, unsigned int flags)
454 {
455         /* No page to get reference */
456         if (flags & FOLL_GET)
457                 return -EFAULT;
458
459         if (flags & FOLL_TOUCH) {
460                 pte_t entry = *pte;
461
462                 if (flags & FOLL_WRITE)
463                         entry = pte_mkdirty(entry);
464                 entry = pte_mkyoung(entry);
465
466                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
467                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
468                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
469                 }
470         }
471
472         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
473         return -EEXIST;
474 }
475
476 /*
477  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
478  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
479  */
480 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
481 {
482         return pte_write(pte) ||
483                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
484 }
485
486 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
487                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
488                 struct dev_pagemap **pgmap)
489 {
490         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
491         struct page *page;
492         spinlock_t *ptl;
493         pte_t *ptep, pte;
494         int ret;
495
496         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
497         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
498                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
499                 return ERR_PTR(-EINVAL);
500 retry:
501         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
502                 return no_page_table(vma, flags);
503
504         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
505         pte = *ptep;
506         if (!pte_present(pte)) {
507                 swp_entry_t entry;
508                 /*
509                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
510                  * even while it is being migrated, so for that case we
511                  * need migration_entry_wait().
512                  */
513                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
514                         goto no_page;
515                 if (pte_none(pte))
516                         goto no_page;
517                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
518                 if (!is_migration_entry(entry))
519                         goto no_page;
520                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
521                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
522                 goto retry;
523         }
524         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
525                 goto no_page;
526         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
527                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
528                 return NULL;
529         }
530
531         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
532         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
533                 /*
534                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
535                  * case since they are only valid while holding the pgmap
536                  * reference.
537                  */
538                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
539                 if (*pgmap)
540                         page = pte_page(pte);
541                 else
542                         goto no_page;
543         } else if (unlikely(!page)) {
544                 if (flags & FOLL_DUMP) {
545                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
546                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
547                         goto out;
548                 }
549
550                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
551                         page = pte_page(pte);
552                 } else {
553                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
554                         page = ERR_PTR(ret);
555                         goto out;
556                 }
557         }
558
559         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
560         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
561                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
562                 goto out;
563         }
564         /*
565          * We need to make the page accessible if and only if we are going
566          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
567          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
568          */
569         if (flags & FOLL_PIN) {
570                 ret = arch_make_page_accessible(page);
571                 if (ret) {
572                         unpin_user_page(page);
573                         page = ERR_PTR(ret);
574                         goto out;
575                 }
576         }
577         if (flags & FOLL_TOUCH) {
578                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
579                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
580                         set_page_dirty(page);
581                 /*
582                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
583                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
584                  * mark_page_accessed().
585                  */
586                 mark_page_accessed(page);
587         }
588         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
589                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
590                 if (PageTransCompound(page))
591                         goto out;
592
593                 /*
594                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
595                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
596                  * which might bounce very badly if there is contention.
597                  *
598                  * If the page is already locked, we don't need to
599                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
600                  * when it attempts to reclaim the page.
601                  */
602                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
603                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
604                         /*
605                          * Because we lock page here, and migration is
606                          * blocked by the pte's page reference, and we
607                          * know the page is still mapped, we don't even
608                          * need to check for file-cache page truncation.
609                          */
610                         mlock_vma_page(page);
611                         unlock_page(page);
612                 }
613         }
614 out:
615         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
616         return page;
617 no_page:
618         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
619         if (!pte_none(pte))
620                 return NULL;
621         return no_page_table(vma, flags);
622 }
623
624 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
625                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
626                                     unsigned int flags,
627                                     struct follow_page_context *ctx)
628 {
629         pmd_t *pmd, pmdval;
630         spinlock_t *ptl;
631         struct page *page;
632         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
633
634         pmd = pmd_offset(pudp, address);
635         /*
636          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
637          * on the stack so that it will stop changing under the code.
638          */
639         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
640         if (pmd_none(pmdval))
641                 return no_page_table(vma, flags);
642         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
643                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
644                 if (page)
645                         return page;
646                 return no_page_table(vma, flags);
647         }
648         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
649                 page = follow_huge_pd(vma, address,
650                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
651                                       PMD_SHIFT);
652                 if (page)
653                         return page;
654                 return no_page_table(vma, flags);
655         }
656 retry:
657         if (!pmd_present(pmdval)) {
658                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
659                         return no_page_table(vma, flags);
660                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
661                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
662                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
663                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
664                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
665                 /*
666                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
667                  * mmap_lock is held in read mode
668                  */
669                 if (pmd_none(pmdval))
670                         return no_page_table(vma, flags);
671                 goto retry;
672         }
673         if (pmd_devmap(pmdval)) {
674                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
675                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
676                 spin_unlock(ptl);
677                 if (page)
678                         return page;
679         }
680         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
681                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
682
683         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
684                 return no_page_table(vma, flags);
685
686 retry_locked:
687         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
688         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
689                 spin_unlock(ptl);
690                 return no_page_table(vma, flags);
691         }
692         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
693                 spin_unlock(ptl);
694                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
695                         return no_page_table(vma, flags);
696                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
697                 goto retry_locked;
698         }
699         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
700                 spin_unlock(ptl);
701                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
702         }
703         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
704                 int ret;
705                 page = pmd_page(*pmd);
706                 if (is_huge_zero_page(page)) {
707                         spin_unlock(ptl);
708                         ret = 0;
709                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
710                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
711                                 ret = -EBUSY;
712                 } else {
713                         spin_unlock(ptl);
714                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
715                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
716                 }
717
718                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
719                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
720         }
721         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
722         spin_unlock(ptl);
723         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
724         return page;
725 }
726
727 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
728                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
729                                     unsigned int flags,
730                                     struct follow_page_context *ctx)
731 {
732         pud_t *pud;
733         spinlock_t *ptl;
734         struct page *page;
735         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
736
737         pud = pud_offset(p4dp, address);
738         if (pud_none(*pud))
739                 return no_page_table(vma, flags);
740         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
741                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
742                 if (page)
743                         return page;
744                 return no_page_table(vma, flags);
745         }
746         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
747                 page = follow_huge_pd(vma, address,
748                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
749                                       PUD_SHIFT);
750                 if (page)
751                         return page;
752                 return no_page_table(vma, flags);
753         }
754         if (pud_devmap(*pud)) {
755                 ptl = pud_lock(mm, pud);
756                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
757                 spin_unlock(ptl);
758                 if (page)
759                         return page;
760         }
761         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
762                 return no_page_table(vma, flags);
763
764         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
765 }
766
767 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
768                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
769                                     unsigned int flags,
770                                     struct follow_page_context *ctx)
771 {
772         p4d_t *p4d;
773         struct page *page;
774
775         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
776         if (p4d_none(*p4d))
777                 return no_page_table(vma, flags);
778         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
779         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
780                 return no_page_table(vma, flags);
781
782         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
783                 page = follow_huge_pd(vma, address,
784                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
785                                       P4D_SHIFT);
786                 if (page)
787                         return page;
788                 return no_page_table(vma, flags);
789         }
790         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
791 }
792
793 /**
794  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
795  * @vma: vm_area_struct mapping @address
796  * @address: virtual address to look up
797  * @flags: flags modifying lookup behaviour
798  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
799  *       pointer to output page_mask
800  *
801  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
802  *
803  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
804  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
805  *
806  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
807  *
808  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
809  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
810  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
811  */
812 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
813                               unsigned long address, unsigned int flags,
814                               struct follow_page_context *ctx)
815 {
816         pgd_t *pgd;
817         struct page *page;
818         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
819
820         ctx->page_mask = 0;
821
822         /* make this handle hugepd */
823         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
824         if (!IS_ERR(page)) {
825                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
826                 return page;
827         }
828
829         pgd = pgd_offset(mm, address);
830
831         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
832                 return no_page_table(vma, flags);
833
834         if (pgd_huge(*pgd)) {
835                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
836                 if (page)
837                         return page;
838                 return no_page_table(vma, flags);
839         }
840         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
841                 page = follow_huge_pd(vma, address,
842                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
843                                       PGDIR_SHIFT);
844                 if (page)
845                         return page;
846                 return no_page_table(vma, flags);
847         }
848
849         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
850 }
851
852 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
853                          unsigned int foll_flags)
854 {
855         struct follow_page_context ctx = { NULL };
856         struct page *page;
857
858         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
859         if (ctx.pgmap)
860                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
861         return page;
862 }
863
864 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
865                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
866                 struct page **page)
867 {
868         pgd_t *pgd;
869         p4d_t *p4d;
870         pud_t *pud;
871         pmd_t *pmd;
872         pte_t *pte;
873         int ret = -EFAULT;
874
875         /* user gate pages are read-only */
876         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
877                 return -EFAULT;
878         if (address > TASK_SIZE)
879                 pgd = pgd_offset_k(address);
880         else
881                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
882         if (pgd_none(*pgd))
883                 return -EFAULT;
884         p4d = p4d_offset(pgd, address);
885         if (p4d_none(*p4d))
886                 return -EFAULT;
887         pud = pud_offset(p4d, address);
888         if (pud_none(*pud))
889                 return -EFAULT;
890         pmd = pmd_offset(pud, address);
891         if (!pmd_present(*pmd))
892                 return -EFAULT;
893         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
894         pte = pte_offset_map(pmd, address);
895         if (pte_none(*pte))
896                 goto unmap;
897         *vma = get_gate_vma(mm);
898         if (!page)
899                 goto out;
900         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
901         if (!*page) {
902                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
903                         goto unmap;
904                 *page = pte_page(*pte);
905         }
906         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
907                 ret = -ENOMEM;
908                 goto unmap;
909         }
910 out:
911         ret = 0;
912 unmap:
913         pte_unmap(pte);
914         return ret;
915 }
916
917 /*
918  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
919  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
920  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
921  */
922 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
923                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
924 {
925         unsigned int fault_flags = 0;
926         vm_fault_t ret;
927
928         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
929         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
930                 return -ENOENT;
931         if (*flags & FOLL_WRITE)
932                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
933         if (*flags & FOLL_REMOTE)
934                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
935         if (locked)
936                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
937         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
938                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
939         if (*flags & FOLL_TRIED) {
940                 /*
941                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
942                  * can co-exist
943                  */
944                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
945         }
946
947         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
948         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
949                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
950
951                 if (err)
952                         return err;
953                 BUG();
954         }
955
956         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
957                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
958                         *locked = 0;
959                 return -EBUSY;
960         }
961
962         /*
963          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
964          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
965          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
966          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
967          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
968          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
969          * reCOWed by userspace write).
970          */
971         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
972                 *flags |= FOLL_COW;
973         return 0;
974 }
975
976 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
977 {
978         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
979         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
980         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
981
982         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
983                 return -EFAULT;
984
985         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
986                 return -EFAULT;
987
988         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
989                 return -EOPNOTSUPP;
990
991         if (write) {
992                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
993                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
994                                 return -EFAULT;
995                         /*
996                          * We used to let the write,force case do COW in a
997                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
998                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
999                          * executable, without corrupting the file (yet only
1000                          * when that file had been opened for writing!).
1001                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1002                          * just reject it.
1003                          */
1004                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1005                                 return -EFAULT;
1006                 }
1007         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1008                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1009                         return -EFAULT;
1010                 /*
1011                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1012                  * have VM_MAYREAD set?
1013                  */
1014                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1015                         return -EFAULT;
1016         }
1017         /*
1018          * gups are always data accesses, not instruction
1019          * fetches, so execute=false here
1020          */
1021         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1022                 return -EFAULT;
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 /**
1027  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1028  * @mm:         mm_struct of target mm
1029  * @start:      starting user address
1030  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1031  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1032  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1033  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1034  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1035  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1036  *              Or NULL if the caller does not require them.
1037  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1038  *
1039  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1040  * number requested), or an error. Details about the return value:
1041  *
1042  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1043  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1044  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1045  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1046  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1047  *
1048  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1049  *
1050  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1051  *
1052  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1053  *
1054  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1055  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1056  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1057  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1058  *
1059  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1060  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1061  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1062  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1063  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1064  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1065  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1066  * locks can't be held over the syscall boundary.
1067  *
1068  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1069  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1070  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1071  * before put_page is called.
1072  *
1073  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1074  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1075  * have FOLL_NOWAIT.
1076  *
1077  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1078  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1079  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1080  * reading or writing and will not be released.
1081  *
1082  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1083  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1084  * you need some special @gup_flags.
1085  */
1086 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1087                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1088                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1089                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1090 {
1091         long ret = 0, i = 0;
1092         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1093         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1094
1095         if (!nr_pages)
1096                 return 0;
1097
1098         start = untagged_addr(start);
1099
1100         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1101
1102         /*
1103          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1104          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1105          * using the address space
1106          */
1107         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1108                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1109
1110         do {
1111                 struct page *page;
1112                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1113                 unsigned int page_increm;
1114
1115                 /* first iteration or cross vma bound */
1116                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1117                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1118                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1119                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1120                                                 gup_flags, &vma,
1121                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1122                                 if (ret)
1123                                         goto out;
1124                                 ctx.page_mask = 0;
1125                                 goto next_page;
1126                         }
1127
1128                         if (!vma) {
1129                                 ret = -EFAULT;
1130                                 goto out;
1131                         }
1132                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1133                         if (ret)
1134                                 goto out;
1135
1136                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1137                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1138                                                 &start, &nr_pages, i,
1139                                                 gup_flags, locked);
1140                                 if (locked && *locked == 0) {
1141                                         /*
1142                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1143                                          * and we've lost mmap_lock.
1144                                          * We must stop here.
1145                                          */
1146                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1147                                         BUG_ON(ret != 0);
1148                                         goto out;
1149                                 }
1150                                 continue;
1151                         }
1152                 }
1153 retry:
1154                 /*
1155                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1156                  * potentially allocating memory.
1157                  */
1158                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1159                         ret = -EINTR;
1160                         goto out;
1161                 }
1162                 cond_resched();
1163
1164                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1165                 if (!page) {
1166                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1167                         switch (ret) {
1168                         case 0:
1169                                 goto retry;
1170                         case -EBUSY:
1171                                 ret = 0;
1172                                 fallthrough;
1173                         case -EFAULT:
1174                         case -ENOMEM:
1175                         case -EHWPOISON:
1176                                 goto out;
1177                         case -ENOENT:
1178                                 goto next_page;
1179                         }
1180                         BUG();
1181                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1182                         /*
1183                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1184                          * struct page.
1185                          */
1186                         goto next_page;
1187                 } else if (IS_ERR(page)) {
1188                         ret = PTR_ERR(page);
1189                         goto out;
1190                 }
1191                 if (pages) {
1192                         pages[i] = page;
1193                         flush_anon_page(vma, page, start);
1194                         flush_dcache_page(page);
1195                         ctx.page_mask = 0;
1196                 }
1197 next_page:
1198                 if (vmas) {
1199                         vmas[i] = vma;
1200                         ctx.page_mask = 0;
1201                 }
1202                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1203                 if (page_increm > nr_pages)
1204                         page_increm = nr_pages;
1205                 i += page_increm;
1206                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1207                 nr_pages -= page_increm;
1208         } while (nr_pages);
1209 out:
1210         if (ctx.pgmap)
1211                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1212         return i ? i : ret;
1213 }
1214
1215 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1216                               unsigned int fault_flags)
1217 {
1218         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1219         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1220         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1221
1222         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1223                 return false;
1224
1225         /*
1226          * The architecture might have a hardware protection
1227          * mechanism other than read/write that can deny access.
1228          *
1229          * gup always represents data access, not instruction
1230          * fetches, so execute=false here:
1231          */
1232         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1233                 return false;
1234
1235         return true;
1236 }
1237
1238 /**
1239  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1240  * @mm:         mm_struct of target mm
1241  * @address:    user address
1242  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1243  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1244  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1245  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1246  *
1247  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1248  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1249  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1250  * trying again.
1251  *
1252  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1253  *
1254  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1255  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1256  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1257  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1258  *
1259  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1260  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1261  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1262  * succeed.
1263  *
1264  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1265  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1266  */
1267 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1268                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1269                      bool *unlocked)
1270 {
1271         struct vm_area_struct *vma;
1272         vm_fault_t ret, major = 0;
1273
1274         address = untagged_addr(address);
1275
1276         if (unlocked)
1277                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1278
1279 retry:
1280         vma = find_extend_vma(mm, address);
1281         if (!vma || address < vma->vm_start)
1282                 return -EFAULT;
1283
1284         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1285                 return -EFAULT;
1286
1287         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1288             fatal_signal_pending(current))
1289                 return -EINTR;
1290
1291         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1292         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1293         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1294                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1295
1296                 if (err)
1297                         return err;
1298                 BUG();
1299         }
1300
1301         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1302                 mmap_read_lock(mm);
1303                 *unlocked = true;
1304                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1305                 goto retry;
1306         }
1307
1308         return 0;
1309 }
1310 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1311
1312 /*
1313  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1314  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1315  */
1316 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1317                                                 unsigned long start,
1318                                                 unsigned long nr_pages,
1319                                                 struct page **pages,
1320                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1321                                                 int *locked,
1322                                                 unsigned int flags)
1323 {
1324         long ret, pages_done;
1325         bool lock_dropped;
1326
1327         if (locked) {
1328                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1329                 BUG_ON(vmas);
1330                 /* check caller initialized locked */
1331                 BUG_ON(*locked != 1);
1332         }
1333
1334         if (flags & FOLL_PIN)
1335                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1336
1337         /*
1338          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1339          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1340          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1341          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1342          *
1343          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1344          * that here, as any failures will be obvious enough.
1345          */
1346         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1347                 flags |= FOLL_GET;
1348
1349         pages_done = 0;
1350         lock_dropped = false;
1351         for (;;) {
1352                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1353                                        vmas, locked);
1354                 if (!locked)
1355                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1356                         return ret;
1357
1358                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1359                 if (!*locked) {
1360                         BUG_ON(ret < 0);
1361                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1362                 }
1363
1364                 if (ret > 0) {
1365                         nr_pages -= ret;
1366                         pages_done += ret;
1367                         if (!nr_pages)
1368                                 break;
1369                 }
1370                 if (*locked) {
1371                         /*
1372                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1373                          * FOLL_NOWAIT.
1374                          */
1375                         if (!pages_done)
1376                                 pages_done = ret;
1377                         break;
1378                 }
1379                 /*
1380                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1381                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1382                  */
1383                 if (likely(pages))
1384                         pages += ret;
1385                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1386                 lock_dropped = true;
1387
1388 retry:
1389                 /*
1390                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1391                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1392                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1393                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1394                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1395                  */
1396
1397                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1398                         if (!pages_done)
1399                                 pages_done = -EINTR;
1400                         break;
1401                 }
1402
1403                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1404                 if (ret) {
1405                         BUG_ON(ret > 0);
1406                         if (!pages_done)
1407                                 pages_done = ret;
1408                         break;
1409                 }
1410
1411                 *locked = 1;
1412                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1413                                        pages, NULL, locked);
1414                 if (!*locked) {
1415                         /* Continue to retry until we succeeded */
1416                         BUG_ON(ret != 0);
1417                         goto retry;
1418                 }
1419                 if (ret != 1) {
1420                         BUG_ON(ret > 1);
1421                         if (!pages_done)
1422                                 pages_done = ret;
1423                         break;
1424                 }
1425                 nr_pages--;
1426                 pages_done++;
1427                 if (!nr_pages)
1428                         break;
1429                 if (likely(pages))
1430                         pages++;
1431                 start += PAGE_SIZE;
1432         }
1433         if (lock_dropped && *locked) {
1434                 /*
1435                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1436                  * and so the critical section protected by it was lost.
1437                  */
1438                 mmap_read_unlock(mm);
1439                 *locked = 0;
1440         }
1441         return pages_done;
1442 }
1443
1444 /**
1445  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1446  * @vma:   target vma
1447  * @start: start address
1448  * @end:   end address
1449  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1450  *
1451  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1452  *
1453  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1454  * code on error.
1455  *
1456  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1457  *
1458  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1459  * be unperturbed.
1460  *
1461  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1462  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1463  */
1464 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1465                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1466 {
1467         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1468         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1469         int gup_flags;
1470
1471         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1472         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1473         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1474         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1475         mmap_assert_locked(mm);
1476
1477         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1478         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1479                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1480         /*
1481          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1482          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1483          * and we would not want to dirty them for nothing.
1484          */
1485         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1486                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1487
1488         /*
1489          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1490          * other than PROT_NONE.
1491          */
1492         if (vma_is_accessible(vma))
1493                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1494
1495         /*
1496          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1497          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1498          */
1499         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1500                                 NULL, NULL, locked);
1501 }
1502
1503 /*
1504  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1505  *
1506  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1507  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1508  * mmap_lock must not be held.
1509  */
1510 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1511 {
1512         struct mm_struct *mm = current->mm;
1513         unsigned long end, nstart, nend;
1514         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1515         int locked = 0;
1516         long ret = 0;
1517
1518         end = start + len;
1519
1520         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1521                 /*
1522                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1523                  * Find first corresponding VMA.
1524                  */
1525                 if (!locked) {
1526                         locked = 1;
1527                         mmap_read_lock(mm);
1528                         vma = find_vma(mm, nstart);
1529                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1530                         vma = vma->vm_next;
1531                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1532                         break;
1533                 /*
1534                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1535                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1536                  */
1537                 nend = min(end, vma->vm_end);
1538                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1539                         continue;
1540                 if (nstart < vma->vm_start)
1541                         nstart = vma->vm_start;
1542                 /*
1543                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1544                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1545                  * if the vma was already munlocked.
1546                  */
1547                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1548                 if (ret < 0) {
1549                         if (ignore_errors) {
1550                                 ret = 0;
1551                                 continue;       /* continue at next VMA */
1552                         }
1553                         break;
1554                 }
1555                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1556                 ret = 0;
1557         }
1558         if (locked)
1559                 mmap_read_unlock(mm);
1560         return ret;     /* 0 or negative error code */
1561 }
1562 #else /* CONFIG_MMU */
1563 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1564                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1565                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1566                 unsigned int foll_flags)
1567 {
1568         struct vm_area_struct *vma;
1569         unsigned long vm_flags;
1570         long i;
1571
1572         /* calculate required read or write permissions.
1573          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1574          */
1575         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1576                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1577         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1578                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1579
1580         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1581                 vma = find_vma(mm, start);
1582                 if (!vma)
1583                         goto finish_or_fault;
1584
1585                 /* protect what we can, including chardevs */
1586                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1587                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1588                         goto finish_or_fault;
1589
1590                 if (pages) {
1591                         pages[i] = virt_to_page(start);
1592                         if (pages[i])
1593                                 get_page(pages[i]);
1594                 }
1595                 if (vmas)
1596                         vmas[i] = vma;
1597                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1598         }
1599
1600         return i;
1601
1602 finish_or_fault:
1603         return i ? : -EFAULT;
1604 }
1605 #endif /* !CONFIG_MMU */
1606
1607 /**
1608  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1609  * @addr: user address
1610  *
1611  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1612  * to be freed afterwards by put_page().
1613  *
1614  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1615  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1616  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1617  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1618  *
1619  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1620  */
1621 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1622 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1623 {
1624         struct mm_struct *mm = current->mm;
1625         struct page *page;
1626         int locked = 1;
1627         int ret;
1628
1629         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1630                 return NULL;
1631         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1632                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1633         if (locked)
1634                 mmap_read_unlock(mm);
1635         return (ret == 1) ? page : NULL;
1636 }
1637 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1638
1639 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1640 /*
1641  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1642  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1643  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1644  * Return negative error if migration fails.
1645  */
1646 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1647                                             struct page **pages,
1648                                             unsigned int gup_flags)
1649 {
1650         unsigned long i;
1651         unsigned long isolation_error_count = 0;
1652         bool drain_allow = true;
1653         LIST_HEAD(movable_page_list);
1654         long ret = 0;
1655         struct page *prev_head = NULL;
1656         struct page *head;
1657         struct migration_target_control mtc = {
1658                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1659                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1660         };
1661
1662         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1663                 head = compound_head(pages[i]);
1664                 if (head == prev_head)
1665                         continue;
1666                 prev_head = head;
1667                 /*
1668                  * If we get a movable page, since we are going to be pinning
1669                  * these entries, try to move them out if possible.
1670                  */
1671                 if (!is_pinnable_page(head)) {
1672                         if (PageHuge(head)) {
1673                                 if (!isolate_huge_page(head, &movable_page_list))
1674                                         isolation_error_count++;
1675                         } else {
1676                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1677                                         lru_add_drain_all();
1678                                         drain_allow = false;
1679                                 }
1680
1681                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1682                                         isolation_error_count++;
1683                                         continue;
1684                                 }
1685                                 list_add_tail(&head->lru, &movable_page_list);
1686                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1687                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1688                                                     page_is_file_lru(head),
1689                                                     thp_nr_pages(head));
1690                         }
1691                 }
1692         }
1693
1694         /*
1695          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1696          * in the correct zone.
1697          */
1698         if (list_empty(&movable_page_list) && !isolation_error_count)
1699                 return nr_pages;
1700
1701         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1702                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1703         } else {
1704                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1705                         put_page(pages[i]);
1706         }
1707         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1708                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1709                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1710                                     MR_LONGTERM_PIN);
1711                 if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1712                         putback_movable_pages(&movable_page_list);
1713         }
1714
1715         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1716 }
1717 #else
1718 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1719                                             struct page **pages,
1720                                             unsigned int gup_flags)
1721 {
1722         return nr_pages;
1723 }
1724 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1725
1726 /*
1727  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1728  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1729  */
1730 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1731                                   unsigned long start,
1732                                   unsigned long nr_pages,
1733                                   struct page **pages,
1734                                   struct vm_area_struct **vmas,
1735                                   unsigned int gup_flags)
1736 {
1737         unsigned int flags;
1738         long rc;
1739
1740         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1741                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1742                                                NULL, gup_flags);
1743         flags = memalloc_pin_save();
1744         do {
1745                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1746                                              NULL, gup_flags);
1747                 if (rc <= 0)
1748                         break;
1749                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1750         } while (!rc);
1751         memalloc_pin_restore(flags);
1752
1753         return rc;
1754 }
1755
1756 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1757 {
1758         /*
1759          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1760          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1761          */
1762         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1763                 return false;
1764         /*
1765          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1766          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1767          * FOLL_PIN.
1768          */
1769         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1770                 return false;
1771
1772         return true;
1773 }
1774
1775 #ifdef CONFIG_MMU
1776 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1777                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1778                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1779                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1780 {
1781         /*
1782          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1783          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1784          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1785          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1786          * allow what we can.
1787          */
1788         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1789                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1790                         return -EINVAL;
1791                 /*
1792                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1793                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1794                  */
1795                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1796                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1797                                              FOLL_REMOTE);
1798         }
1799
1800         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1801                                        locked,
1802                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1803 }
1804
1805 /**
1806  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1807  * @mm:         mm_struct of target mm
1808  * @start:      starting user address
1809  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1810  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1811  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1812  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1813  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1814  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1815  *              Or NULL if the caller does not require them.
1816  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1817  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1818  *              utilised. Lock must initially be held.
1819  *
1820  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1821  * number requested), or an error. Details about the return value:
1822  *
1823  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1824  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1825  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1826  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1827  *
1828  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1829  *
1830  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1831  *
1832  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1833  *
1834  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1835  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1836  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1837  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1838  *
1839  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1840  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1841  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1842  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1843  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1844  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1845  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1846  * locks can't be held over the syscall boundary.
1847  *
1848  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1849  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1850  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1851  *
1852  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1853  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1854  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1855  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1856  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1857  *
1858  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1859  *
1860  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1861  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1862  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1863  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1864  */
1865 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1866                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1867                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1868                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1869 {
1870         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1871                 return -EINVAL;
1872
1873         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1874                                        pages, vmas, locked);
1875 }
1876 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1877
1878 #else /* CONFIG_MMU */
1879 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1880                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1881                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1882                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1883 {
1884         return 0;
1885 }
1886
1887 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1888                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1889                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1890                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1891 {
1892         return 0;
1893 }
1894 #endif /* !CONFIG_MMU */
1895
1896 /**
1897  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1898  * @start:      starting user address
1899  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1900  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1901  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1902  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1903  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1904  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1905  *              Or NULL if the caller does not require them.
1906  *
1907  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1908  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1909  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1910  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1911  */
1912 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1913                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1914                 struct vm_area_struct **vmas)
1915 {
1916         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1917                 return -EINVAL;
1918
1919         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1920                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1921 }
1922 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1923
1924 /**
1925  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
1926  *
1927  * @start:      starting user address
1928  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1929  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1930  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1931  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1932  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1933  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1934  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1935  *              utilised. Lock must initially be held.
1936  *
1937  * It is suitable to replace the form:
1938  *
1939  *      mmap_read_lock(mm);
1940  *      do_something()
1941  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1942  *      mmap_read_unlock(mm);
1943  *
1944  *  to:
1945  *
1946  *      int locked = 1;
1947  *      mmap_read_lock(mm);
1948  *      do_something()
1949  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1950  *      if (locked)
1951  *          mmap_read_unlock(mm);
1952  *
1953  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1954  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1955  * get_user_pages_unlocked().
1956  *
1957  */
1958 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1959                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1960                            int *locked)
1961 {
1962         /*
1963          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1964          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1965          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1966          * disallow this option for now.
1967          */
1968         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1969                 return -EINVAL;
1970         /*
1971          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1972          * never directly by the caller, so enforce that:
1973          */
1974         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1975                 return -EINVAL;
1976
1977         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1978                                        pages, NULL, locked,
1979                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1980 }
1981 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1982
1983 /*
1984  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1985  *
1986  *      mmap_read_lock(mm);
1987  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1988  *      mmap_read_unlock(mm);
1989  *
1990  *  with:
1991  *
1992  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
1993  *
1994  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1995  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1996  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1997  */
1998 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1999                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2000 {
2001         struct mm_struct *mm = current->mm;
2002         int locked = 1;
2003         long ret;
2004
2005         /*
2006          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2007          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2008          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2009          * disallow this option for now.
2010          */
2011         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2012                 return -EINVAL;
2013
2014         mmap_read_lock(mm);
2015         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2016                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2017         if (locked)
2018                 mmap_read_unlock(mm);
2019         return ret;
2020 }
2021 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2022
2023 /*
2024  * Fast GUP
2025  *
2026  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2027  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2028  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2029  * block any THP splits.
2030  *
2031  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2032  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2033  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2034  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2035  *
2036  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2037  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2038  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2039  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2040  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2041  *
2042  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2043  * are currently made:
2044  *
2045  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2046  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2047  *
2048  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2049  *
2050  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2051  *
2052  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2053  *
2054  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2055  */
2056 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2057
2058 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2059                                             unsigned int flags,
2060                                             struct page **pages)
2061 {
2062         while ((*nr) - nr_start) {
2063                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2064
2065                 ClearPageReferenced(page);
2066                 if (flags & FOLL_PIN)
2067                         unpin_user_page(page);
2068                 else
2069                         put_page(page);
2070         }
2071 }
2072
2073 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2074 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2075                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2076 {
2077         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2078         int nr_start = *nr, ret = 0;
2079         pte_t *ptep, *ptem;
2080
2081         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2082         do {
2083                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2084                 struct page *head, *page;
2085
2086                 /*
2087                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2088                  * path using the pte_protnone check.
2089                  */
2090                 if (pte_protnone(pte))
2091                         goto pte_unmap;
2092
2093                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2094                         goto pte_unmap;
2095
2096                 if (pte_devmap(pte)) {
2097                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2098                                 goto pte_unmap;
2099
2100                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2101                         if (unlikely(!pgmap)) {
2102                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2103                                 goto pte_unmap;
2104                         }
2105                 } else if (pte_special(pte))
2106                         goto pte_unmap;
2107
2108                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2109                 page = pte_page(pte);
2110
2111                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2112                 if (!head)
2113                         goto pte_unmap;
2114
2115                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2116                         put_compound_head(head, 1, flags);
2117                         goto pte_unmap;
2118                 }
2119
2120                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2121
2122                 /*
2123                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2124                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2125                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2126                  * details.
2127                  */
2128                 if (flags & FOLL_PIN) {
2129                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2130                         if (ret) {
2131                                 unpin_user_page(page);
2132                                 goto pte_unmap;
2133                         }
2134                 }
2135                 SetPageReferenced(page);
2136                 pages[*nr] = page;
2137                 (*nr)++;
2138
2139         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2140
2141         ret = 1;
2142
2143 pte_unmap:
2144         if (pgmap)
2145                 put_dev_pagemap(pgmap);
2146         pte_unmap(ptem);
2147         return ret;
2148 }
2149 #else
2150
2151 /*
2152  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2153  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2154  * to be special.
2155  *
2156  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2157  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2158  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2159  */
2160 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2161                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2162 {
2163         return 0;
2164 }
2165 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2166
2167 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2168 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2169                              unsigned long end, unsigned int flags,
2170                              struct page **pages, int *nr)
2171 {
2172         int nr_start = *nr;
2173         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2174
2175         do {
2176                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2177
2178                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2179                 if (unlikely(!pgmap)) {
2180                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2181                         return 0;
2182                 }
2183                 SetPageReferenced(page);
2184                 pages[*nr] = page;
2185                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2186                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2187                         return 0;
2188                 }
2189                 (*nr)++;
2190                 pfn++;
2191         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2192
2193         if (pgmap)
2194                 put_dev_pagemap(pgmap);
2195         return 1;
2196 }
2197
2198 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2199                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2200                                  struct page **pages, int *nr)
2201 {
2202         unsigned long fault_pfn;
2203         int nr_start = *nr;
2204
2205         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2206         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2207                 return 0;
2208
2209         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2210                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2211                 return 0;
2212         }
2213         return 1;
2214 }
2215
2216 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2217                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2218                                  struct page **pages, int *nr)
2219 {
2220         unsigned long fault_pfn;
2221         int nr_start = *nr;
2222
2223         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2224         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2225                 return 0;
2226
2227         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2228                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2229                 return 0;
2230         }
2231         return 1;
2232 }
2233 #else
2234 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2235                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2236                                  struct page **pages, int *nr)
2237 {
2238         BUILD_BUG();
2239         return 0;
2240 }
2241
2242 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2243                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2244                                  struct page **pages, int *nr)
2245 {
2246         BUILD_BUG();
2247         return 0;
2248 }
2249 #endif
2250
2251 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2252                            unsigned long end, struct page **pages)
2253 {
2254         int nr;
2255
2256         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2257                 pages[nr++] = page++;
2258
2259         return nr;
2260 }
2261
2262 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2263 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2264                                       unsigned long sz)
2265 {
2266         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2267         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2268 }
2269
2270 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2271                        unsigned long end, unsigned int flags,
2272                        struct page **pages, int *nr)
2273 {
2274         unsigned long pte_end;
2275         struct page *head, *page;
2276         pte_t pte;
2277         int refs;
2278
2279         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2280         if (pte_end < end)
2281                 end = pte_end;
2282
2283         pte = huge_ptep_get(ptep);
2284
2285         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2286                 return 0;
2287
2288         /* hugepages are never "special" */
2289         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2290
2291         head = pte_page(pte);
2292         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2293         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2294
2295         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2296         if (!head)
2297                 return 0;
2298
2299         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2300                 put_compound_head(head, refs, flags);
2301                 return 0;
2302         }
2303
2304         *nr += refs;
2305         SetPageReferenced(head);
2306         return 1;
2307 }
2308
2309 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2310                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2311                 struct page **pages, int *nr)
2312 {
2313         pte_t *ptep;
2314         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2315         unsigned long next;
2316
2317         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2318         do {
2319                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2320                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2321                         return 0;
2322         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2323
2324         return 1;
2325 }
2326 #else
2327 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2328                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2329                 struct page **pages, int *nr)
2330 {
2331         return 0;
2332 }
2333 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2334
2335 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2336                         unsigned long end, unsigned int flags,
2337                         struct page **pages, int *nr)
2338 {
2339         struct page *head, *page;
2340         int refs;
2341
2342         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2343                 return 0;
2344
2345         if (pmd_devmap(orig)) {
2346                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2347                         return 0;
2348                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2349                                              pages, nr);
2350         }
2351
2352         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2353         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2354
2355         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2356         if (!head)
2357                 return 0;
2358
2359         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2360                 put_compound_head(head, refs, flags);
2361                 return 0;
2362         }
2363
2364         *nr += refs;
2365         SetPageReferenced(head);
2366         return 1;
2367 }
2368
2369 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2370                         unsigned long end, unsigned int flags,
2371                         struct page **pages, int *nr)
2372 {
2373         struct page *head, *page;
2374         int refs;
2375
2376         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2377                 return 0;
2378
2379         if (pud_devmap(orig)) {
2380                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2381                         return 0;
2382                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2383                                              pages, nr);
2384         }
2385
2386         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2387         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2388
2389         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2390         if (!head)
2391                 return 0;
2392
2393         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2394                 put_compound_head(head, refs, flags);
2395                 return 0;
2396         }
2397
2398         *nr += refs;
2399         SetPageReferenced(head);
2400         return 1;
2401 }
2402
2403 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2404                         unsigned long end, unsigned int flags,
2405                         struct page **pages, int *nr)
2406 {
2407         int refs;
2408         struct page *head, *page;
2409
2410         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2411                 return 0;
2412
2413         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2414
2415         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2416         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2417
2418         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2419         if (!head)
2420                 return 0;
2421
2422         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2423                 put_compound_head(head, refs, flags);
2424                 return 0;
2425         }
2426
2427         *nr += refs;
2428         SetPageReferenced(head);
2429         return 1;
2430 }
2431
2432 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2433                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2434 {
2435         unsigned long next;
2436         pmd_t *pmdp;
2437
2438         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2439         do {
2440                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2441
2442                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2443                 if (!pmd_present(pmd))
2444                         return 0;
2445
2446                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2447                              pmd_devmap(pmd))) {
2448                         /*
2449                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2450                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2451                          * can be serialised against THP migration.
2452                          */
2453                         if (pmd_protnone(pmd))
2454                                 return 0;
2455
2456                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2457                                 pages, nr))
2458                                 return 0;
2459
2460                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2461                         /*
2462                          * architecture have different format for hugetlbfs
2463                          * pmd format and THP pmd format
2464                          */
2465                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2466                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2467                                 return 0;
2468                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2469                         return 0;
2470         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2471
2472         return 1;
2473 }
2474
2475 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2476                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2477 {
2478         unsigned long next;
2479         pud_t *pudp;
2480
2481         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2482         do {
2483                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2484
2485                 next = pud_addr_end(addr, end);
2486                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2487                         return 0;
2488                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2489                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2490                                           pages, nr))
2491                                 return 0;
2492                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2493                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2494                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2495                                 return 0;
2496                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2497                         return 0;
2498         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2499
2500         return 1;
2501 }
2502
2503 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2504                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2505 {
2506         unsigned long next;
2507         p4d_t *p4dp;
2508
2509         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2510         do {
2511                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2512
2513                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2514                 if (p4d_none(p4d))
2515                         return 0;
2516                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2517                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2518                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2519                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2520                                 return 0;
2521                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2522                         return 0;
2523         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2524
2525         return 1;
2526 }
2527
2528 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2529                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2530 {
2531         unsigned long next;
2532         pgd_t *pgdp;
2533
2534         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2535         do {
2536                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2537
2538                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2539                 if (pgd_none(pgd))
2540                         return;
2541                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2542                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2543                                           pages, nr))
2544                                 return;
2545                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2546                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2547                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2548                                 return;
2549                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2550                         return;
2551         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2552 }
2553 #else
2554 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2555                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2556 {
2557 }
2558 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2559
2560 #ifndef gup_fast_permitted
2561 /*
2562  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2563  * we need to fall back to the slow version:
2564  */
2565 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2566 {
2567         return true;
2568 }
2569 #endif
2570
2571 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2572                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2573 {
2574         int ret;
2575
2576         /*
2577          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2578          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2579          */
2580         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2581                 mmap_read_lock(current->mm);
2582                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2583                                             start, nr_pages,
2584                                             pages, NULL, gup_flags);
2585                 mmap_read_unlock(current->mm);
2586         } else {
2587                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2588                                               pages, gup_flags);
2589         }
2590
2591         return ret;
2592 }
2593
2594 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2595                                             unsigned long end,
2596                                             unsigned int gup_flags,
2597                                             struct page **pages)
2598 {
2599         unsigned long flags;
2600         int nr_pinned = 0;
2601         unsigned seq;
2602
2603         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2604             !gup_fast_permitted(start, end))
2605                 return 0;
2606
2607         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2608                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2609                 if (seq & 1)
2610                         return 0;
2611         }
2612
2613         /*
2614          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2615          * general purpose use of this routine.
2616          *
2617          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2618          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2619          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2620          *
2621          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2622          * that come from THPs splitting.
2623          */
2624         local_irq_save(flags);
2625         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2626         local_irq_restore(flags);
2627
2628         /*
2629          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2630          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2631          */
2632         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2633                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2634                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2635                         return 0;
2636                 }
2637         }
2638         return nr_pinned;
2639 }
2640
2641 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2642                                         unsigned long nr_pages,
2643                                         unsigned int gup_flags,
2644                                         struct page **pages)
2645 {
2646         unsigned long len, end;
2647         unsigned long nr_pinned;
2648         int ret;
2649
2650         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2651                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2652                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2653                 return -EINVAL;
2654
2655         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2656                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2657
2658         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2659                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2660
2661         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2662         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2663         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2664                 return 0;
2665         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2666                 return -EFAULT;
2667
2668         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2669         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2670                 return nr_pinned;
2671
2672         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2673         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2674         pages += nr_pinned;
2675         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2676                                       pages);
2677         if (ret < 0) {
2678                 /*
2679                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2680                  * returning -errno is not an option
2681                  */
2682                 if (nr_pinned)
2683                         return nr_pinned;
2684                 return ret;
2685         }
2686         return ret + nr_pinned;
2687 }
2688
2689 /**
2690  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2691  * @start:      starting user address
2692  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2693  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2694  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2695  *              Should be at least nr_pages long.
2696  *
2697  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2698  * the regular GUP.
2699  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2700  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2701  *
2702  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2703  * pages pinned.
2704  *
2705  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2706  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2707  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2708  */
2709 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2710                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2711 {
2712         int nr_pinned;
2713         /*
2714          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2715          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2716          *
2717          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2718          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2719          */
2720         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2721
2722         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2723                                                  pages);
2724
2725         /*
2726          * As specified in the API description above, this routine is not
2727          * allowed to return negative values. However, the common core
2728          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2729          * Therefore, correct for that here:
2730          */
2731         if (nr_pinned < 0)
2732                 nr_pinned = 0;
2733
2734         return nr_pinned;
2735 }
2736 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2737
2738 /**
2739  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2740  * @start:      starting user address
2741  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2742  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2743  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2744  *              Should be at least nr_pages long.
2745  *
2746  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2747  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2748  * calling get_user_pages().
2749  *
2750  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2751  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2752  * -errno.
2753  */
2754 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2755                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2756 {
2757         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2758                 return -EINVAL;
2759
2760         /*
2761          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2762          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2763          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2764          * request.
2765          */
2766         gup_flags |= FOLL_GET;
2767         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2770
2771 /**
2772  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2773  *
2774  * @start:      starting user address
2775  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2776  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2777  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2778  *              Should be at least nr_pages long.
2779  *
2780  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2781  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2782  * the arguments here are identical.
2783  *
2784  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2785  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2786  */
2787 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2788                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2789 {
2790         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2791         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2792                 return -EINVAL;
2793
2794         gup_flags |= FOLL_PIN;
2795         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2796 }
2797 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2798
2799 /*
2800  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2801  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2802  *
2803  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2804  */
2805 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2806                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2807 {
2808         int nr_pinned;
2809
2810         /*
2811          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2812          * rules require returning 0, rather than -errno:
2813          */
2814         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2815                 return 0;
2816         /*
2817          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2818          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2819          */
2820         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2821         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2822                                                  pages);
2823         /*
2824          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2825          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2826          * correct for that here:
2827          */
2828         if (nr_pinned < 0)
2829                 nr_pinned = 0;
2830
2831         return nr_pinned;
2832 }
2833 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2834
2835 /**
2836  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2837  *
2838  * @mm:         mm_struct of target mm
2839  * @start:      starting user address
2840  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2841  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2842  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2843  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2844  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2845  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2846  *              Or NULL if the caller does not require them.
2847  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2848  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2849  *              utilised. Lock must initially be held.
2850  *
2851  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2852  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2853  * the arguments here are identical.
2854  *
2855  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2856  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2857  */
2858 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2859                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2860                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2861                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2862 {
2863         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2864         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2865                 return -EINVAL;
2866
2867         gup_flags |= FOLL_PIN;
2868         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2869                                        pages, vmas, locked);
2870 }
2871 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2872
2873 /**
2874  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2875  *
2876  * @start:      starting user address
2877  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2878  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2879  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2880  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2881  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2882  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2883  *              Or NULL if the caller does not require them.
2884  *
2885  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2886  * FOLL_PIN is set.
2887  *
2888  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2889  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2890  */
2891 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2892                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2893                     struct vm_area_struct **vmas)
2894 {
2895         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2896         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2897                 return -EINVAL;
2898
2899         gup_flags |= FOLL_PIN;
2900         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2901                                      pages, vmas, gup_flags);
2902 }
2903 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2904
2905 /*
2906  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2907  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2908  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2909  */
2910 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2911                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2912 {
2913         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2914         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2915                 return -EINVAL;
2916
2917         gup_flags |= FOLL_PIN;
2918         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2919 }
2920 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2921
2922 /*
2923  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2924  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2925  * FOLL_GET.
2926  */
2927 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2928                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2929                            int *locked)
2930 {
2931         /*
2932          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2933          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2934          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2935          * disallow this option for now.
2936          */
2937         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2938                 return -EINVAL;
2939
2940         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2941         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2942                 return -EINVAL;
2943
2944         gup_flags |= FOLL_PIN;
2945         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2946                                        pages, NULL, locked,
2947                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2948 }
2949 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);