Merge tag 'leds-5.8-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/pavel/linux...
[linux-2.6-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/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /*
49  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
50  * or NULL if that failed.
51  */
52 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
53 {
54         struct page *head = compound_head(page);
55
56         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
57                 return NULL;
58         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
59                 return NULL;
60         return head;
61 }
62
63 /*
64  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
65  * flags-dependent amount.
66  *
67  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
68  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
69  *
70  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
71  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
72  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
73  *
74  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
75  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
76  *
77  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
78  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
79  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
80  * is also emitted.
81  */
82 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
83                                                           int refs,
84                                                           unsigned int flags)
85 {
86         if (flags & FOLL_GET)
87                 return try_get_compound_head(page, refs);
88         else if (flags & FOLL_PIN) {
89                 int orig_refs = refs;
90
91                 /*
92                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
93                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
94                  */
95                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
96                                 is_migrate_cma_page(page))
97                         return NULL;
98
99                 /*
100                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
101                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
102                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
103                  *
104                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
105                  * field at least once, so that the page really is pinned.
106                  */
107                 if (!hpage_pincount_available(page))
108                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
109
110                 page = try_get_compound_head(page, refs);
111                 if (!page)
112                         return NULL;
113
114                 if (hpage_pincount_available(page))
115                         hpage_pincount_add(page, refs);
116
117                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
118                                     orig_refs);
119
120                 return page;
121         }
122
123         WARN_ON_ONCE(1);
124         return NULL;
125 }
126
127 /**
128  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
129  *
130  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
131  *
132  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
133  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
134  *
135  * @page:    pointer to page to be grabbed
136  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
137  *
138  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
139  * time. Cases:
140  *
141  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
142  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
143  *
144  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
145  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
146  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
147  */
148 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
149 {
150         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
151
152         if (flags & FOLL_GET)
153                 return try_get_page(page);
154         else if (flags & FOLL_PIN) {
155                 int refs = 1;
156
157                 page = compound_head(page);
158
159                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
160                         return false;
161
162                 if (hpage_pincount_available(page))
163                         hpage_pincount_add(page, 1);
164                 else
165                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
166
167                 /*
168                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
169                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
170                  * *also* increment the normal page refcount field at least
171                  * once, so that the page really is pinned.
172                  */
173                 page_ref_add(page, refs);
174
175                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
176         }
177
178         return true;
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
182 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
183 {
184         int count, refs = 1;
185
186         if (!page_is_devmap_managed(page))
187                 return false;
188
189         if (hpage_pincount_available(page))
190                 hpage_pincount_sub(page, 1);
191         else
192                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
193
194         count = page_ref_sub_return(page, refs);
195
196         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
197         /*
198          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
199          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
200          * stable because nobody holds a reference on the page.
201          */
202         if (count == 1)
203                 free_devmap_managed_page(page);
204         else if (!count)
205                 __put_page(page);
206
207         return true;
208 }
209 #else
210 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
211 {
212         return false;
213 }
214 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
215
216 /**
217  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
218  * @page:            pointer to page to be released
219  *
220  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
221  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
222  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
223  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
224  */
225 void unpin_user_page(struct page *page)
226 {
227         int refs = 1;
228
229         page = compound_head(page);
230
231         /*
232          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
233          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
234          * page is free and we need to inform the device driver through
235          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
236          */
237         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
238                 return;
239
240         if (hpage_pincount_available(page))
241                 hpage_pincount_sub(page, 1);
242         else
243                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
244
245         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
246                 __put_page(page);
247
248         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
251
252 /**
253  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
254  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
255  * @npages: number of pages in the @pages array.
256  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
257  *
258  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
259  * variants called on that page.
260  *
261  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
262  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
263  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
264  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
265  *
266  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
267  *
268  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
269  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
270  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
271  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
272  *
273  */
274 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
275                                  bool make_dirty)
276 {
277         unsigned long index;
278
279         /*
280          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
281          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
282          * single operation to the head page should suffice.
283          */
284
285         if (!make_dirty) {
286                 unpin_user_pages(pages, npages);
287                 return;
288         }
289
290         for (index = 0; index < npages; index++) {
291                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
292                 /*
293                  * Checking PageDirty at this point may race with
294                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
295                  * cases:
296                  *
297                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
298                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
299                  * because clear_page_dirty_for_io() called
300                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
301                  * However, now the page is going to get written back,
302                  * which meets the original intention of setting it
303                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
304                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
305                  * back.
306                  *
307                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
308                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
309                  * written back, so it gets written back again in the
310                  * next writeback cycle. This is harmless.
311                  */
312                 if (!PageDirty(page))
313                         set_page_dirty_lock(page);
314                 unpin_user_page(page);
315         }
316 }
317 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
318
319 /**
320  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
321  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
322  * @npages: number of pages in the @pages array.
323  *
324  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
325  *
326  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
327  */
328 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
329 {
330         unsigned long index;
331
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE or a forced COW break can write even to unwritable pte's,
386  * but only after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) || ((flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
391 }
392
393 /*
394  * A (separate) COW fault might break the page the other way and
395  * get_user_pages() would return the page from what is now the wrong
396  * VM. So we need to force a COW break at GUP time even for reads.
397  */
398 static inline bool should_force_cow_break(struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags)
399 {
400         return is_cow_mapping(vma->vm_flags) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
401 }
402
403 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
404                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
405                 struct dev_pagemap **pgmap)
406 {
407         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
408         struct page *page;
409         spinlock_t *ptl;
410         pte_t *ptep, pte;
411         int ret;
412
413         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
414         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
415                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
416                 return ERR_PTR(-EINVAL);
417 retry:
418         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
419                 return no_page_table(vma, flags);
420
421         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
422         pte = *ptep;
423         if (!pte_present(pte)) {
424                 swp_entry_t entry;
425                 /*
426                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
427                  * even while it is being migrated, so for that case we
428                  * need migration_entry_wait().
429                  */
430                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
431                         goto no_page;
432                 if (pte_none(pte))
433                         goto no_page;
434                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
435                 if (!is_migration_entry(entry))
436                         goto no_page;
437                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
438                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
439                 goto retry;
440         }
441         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
442                 goto no_page;
443         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
444                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
445                 return NULL;
446         }
447
448         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
449         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
450                 /*
451                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
452                  * case since they are only valid while holding the pgmap
453                  * reference.
454                  */
455                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
456                 if (*pgmap)
457                         page = pte_page(pte);
458                 else
459                         goto no_page;
460         } else if (unlikely(!page)) {
461                 if (flags & FOLL_DUMP) {
462                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
463                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
464                         goto out;
465                 }
466
467                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
468                         page = pte_page(pte);
469                 } else {
470                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
471                         page = ERR_PTR(ret);
472                         goto out;
473                 }
474         }
475
476         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
477                 get_page(page);
478                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
479                 lock_page(page);
480                 ret = split_huge_page(page);
481                 unlock_page(page);
482                 put_page(page);
483                 if (ret)
484                         return ERR_PTR(ret);
485                 goto retry;
486         }
487
488         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
489         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
490                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
491                 goto out;
492         }
493         /*
494          * We need to make the page accessible if and only if we are going
495          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
496          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
497          */
498         if (flags & FOLL_PIN) {
499                 ret = arch_make_page_accessible(page);
500                 if (ret) {
501                         unpin_user_page(page);
502                         page = ERR_PTR(ret);
503                         goto out;
504                 }
505         }
506         if (flags & FOLL_TOUCH) {
507                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
508                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
509                         set_page_dirty(page);
510                 /*
511                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
512                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
513                  * mark_page_accessed().
514                  */
515                 mark_page_accessed(page);
516         }
517         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
518                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
519                 if (PageTransCompound(page))
520                         goto out;
521
522                 /*
523                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
524                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
525                  * which might bounce very badly if there is contention.
526                  *
527                  * If the page is already locked, we don't need to
528                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
529                  * when it attempts to reclaim the page.
530                  */
531                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
532                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
533                         /*
534                          * Because we lock page here, and migration is
535                          * blocked by the pte's page reference, and we
536                          * know the page is still mapped, we don't even
537                          * need to check for file-cache page truncation.
538                          */
539                         mlock_vma_page(page);
540                         unlock_page(page);
541                 }
542         }
543 out:
544         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
545         return page;
546 no_page:
547         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
548         if (!pte_none(pte))
549                 return NULL;
550         return no_page_table(vma, flags);
551 }
552
553 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
554                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
555                                     unsigned int flags,
556                                     struct follow_page_context *ctx)
557 {
558         pmd_t *pmd, pmdval;
559         spinlock_t *ptl;
560         struct page *page;
561         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
562
563         pmd = pmd_offset(pudp, address);
564         /*
565          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
566          * on the stack so that it will stop changing under the code.
567          */
568         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
569         if (pmd_none(pmdval))
570                 return no_page_table(vma, flags);
571         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
572                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
573                 if (page)
574                         return page;
575                 return no_page_table(vma, flags);
576         }
577         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
578                 page = follow_huge_pd(vma, address,
579                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
580                                       PMD_SHIFT);
581                 if (page)
582                         return page;
583                 return no_page_table(vma, flags);
584         }
585 retry:
586         if (!pmd_present(pmdval)) {
587                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
588                         return no_page_table(vma, flags);
589                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
590                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
591                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
592                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
593                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
594                 /*
595                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
596                  * mmap_sem is held in read mode
597                  */
598                 if (pmd_none(pmdval))
599                         return no_page_table(vma, flags);
600                 goto retry;
601         }
602         if (pmd_devmap(pmdval)) {
603                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
604                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
605                 spin_unlock(ptl);
606                 if (page)
607                         return page;
608         }
609         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
610                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
611
612         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
613                 return no_page_table(vma, flags);
614
615 retry_locked:
616         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
617         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
618                 spin_unlock(ptl);
619                 return no_page_table(vma, flags);
620         }
621         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
622                 spin_unlock(ptl);
623                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
624                         return no_page_table(vma, flags);
625                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
626                 goto retry_locked;
627         }
628         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
629                 spin_unlock(ptl);
630                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
631         }
632         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
633                 int ret;
634                 page = pmd_page(*pmd);
635                 if (is_huge_zero_page(page)) {
636                         spin_unlock(ptl);
637                         ret = 0;
638                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
639                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
640                                 ret = -EBUSY;
641                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
642                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
643                                 spin_unlock(ptl);
644                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
645                         }
646                         spin_unlock(ptl);
647                         lock_page(page);
648                         ret = split_huge_page(page);
649                         unlock_page(page);
650                         put_page(page);
651                         if (pmd_none(*pmd))
652                                 return no_page_table(vma, flags);
653                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
654                         spin_unlock(ptl);
655                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
656                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
657                 }
658
659                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
660                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
661         }
662         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
663         spin_unlock(ptl);
664         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
665         return page;
666 }
667
668 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
669                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
670                                     unsigned int flags,
671                                     struct follow_page_context *ctx)
672 {
673         pud_t *pud;
674         spinlock_t *ptl;
675         struct page *page;
676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
677
678         pud = pud_offset(p4dp, address);
679         if (pud_none(*pud))
680                 return no_page_table(vma, flags);
681         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
682                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
683                 if (page)
684                         return page;
685                 return no_page_table(vma, flags);
686         }
687         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
688                 page = follow_huge_pd(vma, address,
689                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
690                                       PUD_SHIFT);
691                 if (page)
692                         return page;
693                 return no_page_table(vma, flags);
694         }
695         if (pud_devmap(*pud)) {
696                 ptl = pud_lock(mm, pud);
697                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
698                 spin_unlock(ptl);
699                 if (page)
700                         return page;
701         }
702         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
703                 return no_page_table(vma, flags);
704
705         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
706 }
707
708 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
709                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
710                                     unsigned int flags,
711                                     struct follow_page_context *ctx)
712 {
713         p4d_t *p4d;
714         struct page *page;
715
716         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
717         if (p4d_none(*p4d))
718                 return no_page_table(vma, flags);
719         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
720         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
721                 return no_page_table(vma, flags);
722
723         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
724                 page = follow_huge_pd(vma, address,
725                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
726                                       P4D_SHIFT);
727                 if (page)
728                         return page;
729                 return no_page_table(vma, flags);
730         }
731         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
732 }
733
734 /**
735  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
736  * @vma: vm_area_struct mapping @address
737  * @address: virtual address to look up
738  * @flags: flags modifying lookup behaviour
739  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
740  *       pointer to output page_mask
741  *
742  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
743  *
744  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
745  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
746  *
747  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
748  *
749  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
750  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
751  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
752  */
753 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
754                               unsigned long address, unsigned int flags,
755                               struct follow_page_context *ctx)
756 {
757         pgd_t *pgd;
758         struct page *page;
759         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
760
761         ctx->page_mask = 0;
762
763         /* make this handle hugepd */
764         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
765         if (!IS_ERR(page)) {
766                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
767                 return page;
768         }
769
770         pgd = pgd_offset(mm, address);
771
772         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
773                 return no_page_table(vma, flags);
774
775         if (pgd_huge(*pgd)) {
776                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
777                 if (page)
778                         return page;
779                 return no_page_table(vma, flags);
780         }
781         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
782                 page = follow_huge_pd(vma, address,
783                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
784                                       PGDIR_SHIFT);
785                 if (page)
786                         return page;
787                 return no_page_table(vma, flags);
788         }
789
790         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
791 }
792
793 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
794                          unsigned int foll_flags)
795 {
796         struct follow_page_context ctx = { NULL };
797         struct page *page;
798
799         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
800         if (ctx.pgmap)
801                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
802         return page;
803 }
804
805 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
806                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
807                 struct page **page)
808 {
809         pgd_t *pgd;
810         p4d_t *p4d;
811         pud_t *pud;
812         pmd_t *pmd;
813         pte_t *pte;
814         int ret = -EFAULT;
815
816         /* user gate pages are read-only */
817         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
818                 return -EFAULT;
819         if (address > TASK_SIZE)
820                 pgd = pgd_offset_k(address);
821         else
822                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
823         if (pgd_none(*pgd))
824                 return -EFAULT;
825         p4d = p4d_offset(pgd, address);
826         if (p4d_none(*p4d))
827                 return -EFAULT;
828         pud = pud_offset(p4d, address);
829         if (pud_none(*pud))
830                 return -EFAULT;
831         pmd = pmd_offset(pud, address);
832         if (!pmd_present(*pmd))
833                 return -EFAULT;
834         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
835         pte = pte_offset_map(pmd, address);
836         if (pte_none(*pte))
837                 goto unmap;
838         *vma = get_gate_vma(mm);
839         if (!page)
840                 goto out;
841         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
842         if (!*page) {
843                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
844                         goto unmap;
845                 *page = pte_page(*pte);
846         }
847         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
848                 ret = -ENOMEM;
849                 goto unmap;
850         }
851 out:
852         ret = 0;
853 unmap:
854         pte_unmap(pte);
855         return ret;
856 }
857
858 /*
859  * mmap_sem must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
860  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.  If it
861  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
862  */
863 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
864                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
865 {
866         unsigned int fault_flags = 0;
867         vm_fault_t ret;
868
869         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
870         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
871                 return -ENOENT;
872         if (*flags & FOLL_WRITE)
873                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
874         if (*flags & FOLL_REMOTE)
875                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
876         if (locked)
877                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
878         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
879                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
880         if (*flags & FOLL_TRIED) {
881                 /*
882                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
883                  * can co-exist
884                  */
885                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
886         }
887
888         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
889         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
890                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
891
892                 if (err)
893                         return err;
894                 BUG();
895         }
896
897         if (tsk) {
898                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
899                         tsk->maj_flt++;
900                 else
901                         tsk->min_flt++;
902         }
903
904         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
905                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
906                         *locked = 0;
907                 return -EBUSY;
908         }
909
910         /*
911          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
912          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
913          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
914          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
915          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
916          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
917          * reCOWed by userspace write).
918          */
919         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
920                 *flags |= FOLL_COW;
921         return 0;
922 }
923
924 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
925 {
926         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
927         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
928         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
929
930         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
931                 return -EFAULT;
932
933         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
934                 return -EFAULT;
935
936         if (write) {
937                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
938                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
939                                 return -EFAULT;
940                         /*
941                          * We used to let the write,force case do COW in a
942                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
943                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
944                          * executable, without corrupting the file (yet only
945                          * when that file had been opened for writing!).
946                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
947                          * just reject it.
948                          */
949                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
950                                 return -EFAULT;
951                 }
952         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
953                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
954                         return -EFAULT;
955                 /*
956                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
957                  * have VM_MAYREAD set?
958                  */
959                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
960                         return -EFAULT;
961         }
962         /*
963          * gups are always data accesses, not instruction
964          * fetches, so execute=false here
965          */
966         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
967                 return -EFAULT;
968         return 0;
969 }
970
971 /**
972  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
973  * @tsk:        task_struct of target task
974  * @mm:         mm_struct of target mm
975  * @start:      starting user address
976  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
977  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
978  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
979  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
980  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
981  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
982  *              Or NULL if the caller does not require them.
983  * @locked:     whether we're still with the mmap_sem held
984  *
985  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
986  * number requested), or an error. Details about the return value:
987  *
988  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
989  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
990  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
991  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
992  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
993  *
994  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
995  *
996  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
997  *
998  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
999  *
1000  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1001  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1002  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1003  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1004  *
1005  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1006  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1007  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1008  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1009  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1010  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1011  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1012  * locks can't be held over the syscall boundary.
1013  *
1014  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1015  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1016  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1017  * before put_page is called.
1018  *
1019  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_sem is
1020  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1021  * have FOLL_NOWAIT.
1022  *
1023  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1024  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
1025  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1026  * reading or writing and will not be released.
1027  *
1028  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1029  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1030  * you need some special @gup_flags.
1031  */
1032 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1033                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1034                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1035                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1036 {
1037         long ret = 0, i = 0;
1038         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1039         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1040
1041         if (!nr_pages)
1042                 return 0;
1043
1044         start = untagged_addr(start);
1045
1046         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1047
1048         /*
1049          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1050          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1051          * using the address space
1052          */
1053         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1054                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1055
1056         do {
1057                 struct page *page;
1058                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1059                 unsigned int page_increm;
1060
1061                 /* first iteration or cross vma bound */
1062                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1063                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1064                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1065                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1066                                                 gup_flags, &vma,
1067                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1068                                 if (ret)
1069                                         goto out;
1070                                 ctx.page_mask = 0;
1071                                 goto next_page;
1072                         }
1073
1074                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1075                                 ret = -EFAULT;
1076                                 goto out;
1077                         }
1078                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1079                                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1080                                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1081                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1082                                                 &start, &nr_pages, i,
1083                                                 foll_flags, locked);
1084                                 if (locked && *locked == 0) {
1085                                         /*
1086                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1087                                          * and we've lost mmap_sem.
1088                                          * We must stop here.
1089                                          */
1090                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1091                                         BUG_ON(ret != 0);
1092                                         goto out;
1093                                 }
1094                                 continue;
1095                         }
1096                 }
1097
1098                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
1099                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
1100
1101 retry:
1102                 /*
1103                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1104                  * potentially allocating memory.
1105                  */
1106                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1107                         ret = -EINTR;
1108                         goto out;
1109                 }
1110                 cond_resched();
1111
1112                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1113                 if (!page) {
1114                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
1115                                            locked);
1116                         switch (ret) {
1117                         case 0:
1118                                 goto retry;
1119                         case -EBUSY:
1120                                 ret = 0;
1121                                 fallthrough;
1122                         case -EFAULT:
1123                         case -ENOMEM:
1124                         case -EHWPOISON:
1125                                 goto out;
1126                         case -ENOENT:
1127                                 goto next_page;
1128                         }
1129                         BUG();
1130                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1131                         /*
1132                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1133                          * struct page.
1134                          */
1135                         goto next_page;
1136                 } else if (IS_ERR(page)) {
1137                         ret = PTR_ERR(page);
1138                         goto out;
1139                 }
1140                 if (pages) {
1141                         pages[i] = page;
1142                         flush_anon_page(vma, page, start);
1143                         flush_dcache_page(page);
1144                         ctx.page_mask = 0;
1145                 }
1146 next_page:
1147                 if (vmas) {
1148                         vmas[i] = vma;
1149                         ctx.page_mask = 0;
1150                 }
1151                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1152                 if (page_increm > nr_pages)
1153                         page_increm = nr_pages;
1154                 i += page_increm;
1155                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1156                 nr_pages -= page_increm;
1157         } while (nr_pages);
1158 out:
1159         if (ctx.pgmap)
1160                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1161         return i ? i : ret;
1162 }
1163
1164 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1165                               unsigned int fault_flags)
1166 {
1167         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1168         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1169         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1170
1171         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1172                 return false;
1173
1174         /*
1175          * The architecture might have a hardware protection
1176          * mechanism other than read/write that can deny access.
1177          *
1178          * gup always represents data access, not instruction
1179          * fetches, so execute=false here:
1180          */
1181         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1182                 return false;
1183
1184         return true;
1185 }
1186
1187 /**
1188  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1189  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1190  *              NULL if faults are not to be recorded.
1191  * @mm:         mm_struct of target mm
1192  * @address:    user address
1193  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1194  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
1195  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1196  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1197  *
1198  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1199  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1200  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1201  * trying again.
1202  *
1203  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1204  *
1205  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1206  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1207  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1208  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1209  *
1210  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1211  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1212  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1213  * succeed.
1214  *
1215  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
1216  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
1217  */
1218 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1219                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1220                      bool *unlocked)
1221 {
1222         struct vm_area_struct *vma;
1223         vm_fault_t ret, major = 0;
1224
1225         address = untagged_addr(address);
1226
1227         if (unlocked)
1228                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1229
1230 retry:
1231         vma = find_extend_vma(mm, address);
1232         if (!vma || address < vma->vm_start)
1233                 return -EFAULT;
1234
1235         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1236                 return -EFAULT;
1237
1238         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1239             fatal_signal_pending(current))
1240                 return -EINTR;
1241
1242         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
1243         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1244         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1245                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1246
1247                 if (err)
1248                         return err;
1249                 BUG();
1250         }
1251
1252         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1253                 down_read(&mm->mmap_sem);
1254                 *unlocked = true;
1255                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1256                 goto retry;
1257         }
1258
1259         if (tsk) {
1260                 if (major)
1261                         tsk->maj_flt++;
1262                 else
1263                         tsk->min_flt++;
1264         }
1265         return 0;
1266 }
1267 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1268
1269 /*
1270  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1271  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1272  */
1273 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1274                                                 struct mm_struct *mm,
1275                                                 unsigned long start,
1276                                                 unsigned long nr_pages,
1277                                                 struct page **pages,
1278                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1279                                                 int *locked,
1280                                                 unsigned int flags)
1281 {
1282         long ret, pages_done;
1283         bool lock_dropped;
1284
1285         if (locked) {
1286                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1287                 BUG_ON(vmas);
1288                 /* check caller initialized locked */
1289                 BUG_ON(*locked != 1);
1290         }
1291
1292         /*
1293          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1294          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1295          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1296          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1297          *
1298          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1299          * that here, as any failures will be obvious enough.
1300          */
1301         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1302                 flags |= FOLL_GET;
1303
1304         pages_done = 0;
1305         lock_dropped = false;
1306         for (;;) {
1307                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1308                                        vmas, locked);
1309                 if (!locked)
1310                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1311                         return ret;
1312
1313                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1314                 if (!*locked) {
1315                         BUG_ON(ret < 0);
1316                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1317                 }
1318
1319                 if (ret > 0) {
1320                         nr_pages -= ret;
1321                         pages_done += ret;
1322                         if (!nr_pages)
1323                                 break;
1324                 }
1325                 if (*locked) {
1326                         /*
1327                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1328                          * FOLL_NOWAIT.
1329                          */
1330                         if (!pages_done)
1331                                 pages_done = ret;
1332                         break;
1333                 }
1334                 /*
1335                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1336                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1337                  */
1338                 if (likely(pages))
1339                         pages += ret;
1340                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1341                 lock_dropped = true;
1342
1343 retry:
1344                 /*
1345                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1346                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1347                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1348                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1349                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1350                  */
1351
1352                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1353                         if (!pages_done)
1354                                 pages_done = -EINTR;
1355                         break;
1356                 }
1357
1358                 ret = down_read_killable(&mm->mmap_sem);
1359                 if (ret) {
1360                         BUG_ON(ret > 0);
1361                         if (!pages_done)
1362                                 pages_done = ret;
1363                         break;
1364                 }
1365
1366                 *locked = 1;
1367                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1368                                        pages, NULL, locked);
1369                 if (!*locked) {
1370                         /* Continue to retry until we succeeded */
1371                         BUG_ON(ret != 0);
1372                         goto retry;
1373                 }
1374                 if (ret != 1) {
1375                         BUG_ON(ret > 1);
1376                         if (!pages_done)
1377                                 pages_done = ret;
1378                         break;
1379                 }
1380                 nr_pages--;
1381                 pages_done++;
1382                 if (!nr_pages)
1383                         break;
1384                 if (likely(pages))
1385                         pages++;
1386                 start += PAGE_SIZE;
1387         }
1388         if (lock_dropped && *locked) {
1389                 /*
1390                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1391                  * and so the critical section protected by it was lost.
1392                  */
1393                 up_read(&mm->mmap_sem);
1394                 *locked = 0;
1395         }
1396         return pages_done;
1397 }
1398
1399 /**
1400  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1401  * @vma:   target vma
1402  * @start: start address
1403  * @end:   end address
1404  * @locked: whether the mmap_sem is still held
1405  *
1406  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1407  *
1408  * return 0 on success, negative error code on error.
1409  *
1410  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1411  *
1412  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1413  * be unperturbed.
1414  *
1415  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1416  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1417  */
1418 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1419                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1420 {
1421         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1422         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1423         int gup_flags;
1424
1425         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1426         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1427         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1428         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1429         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1430
1431         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1432         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1433                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1434         /*
1435          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1436          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1437          * and we would not want to dirty them for nothing.
1438          */
1439         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1440                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1441
1442         /*
1443          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1444          * other than PROT_NONE.
1445          */
1446         if (vma_is_accessible(vma))
1447                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1448
1449         /*
1450          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1451          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1452          */
1453         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1454                                 NULL, NULL, locked);
1455 }
1456
1457 /*
1458  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1459  *
1460  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1461  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1462  * mmap_sem must not be held.
1463  */
1464 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1465 {
1466         struct mm_struct *mm = current->mm;
1467         unsigned long end, nstart, nend;
1468         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1469         int locked = 0;
1470         long ret = 0;
1471
1472         end = start + len;
1473
1474         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1475                 /*
1476                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1477                  * Find first corresponding VMA.
1478                  */
1479                 if (!locked) {
1480                         locked = 1;
1481                         down_read(&mm->mmap_sem);
1482                         vma = find_vma(mm, nstart);
1483                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1484                         vma = vma->vm_next;
1485                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1486                         break;
1487                 /*
1488                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1489                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1490                  */
1491                 nend = min(end, vma->vm_end);
1492                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1493                         continue;
1494                 if (nstart < vma->vm_start)
1495                         nstart = vma->vm_start;
1496                 /*
1497                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1498                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1499                  * if the vma was already munlocked.
1500                  */
1501                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1502                 if (ret < 0) {
1503                         if (ignore_errors) {
1504                                 ret = 0;
1505                                 continue;       /* continue at next VMA */
1506                         }
1507                         break;
1508                 }
1509                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1510                 ret = 0;
1511         }
1512         if (locked)
1513                 up_read(&mm->mmap_sem);
1514         return ret;     /* 0 or negative error code */
1515 }
1516
1517 /**
1518  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1519  * @addr: user address
1520  *
1521  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1522  * to be freed afterwards by put_page().
1523  *
1524  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1525  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1526  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1527  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1528  *
1529  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1530  */
1531 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1532 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1533 {
1534         struct vm_area_struct *vma;
1535         struct page *page;
1536
1537         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1538                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1539                              NULL) < 1)
1540                 return NULL;
1541         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1542         return page;
1543 }
1544 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1545 #else /* CONFIG_MMU */
1546 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1547                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1548                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1549                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1550                 unsigned int foll_flags)
1551 {
1552         struct vm_area_struct *vma;
1553         unsigned long vm_flags;
1554         int i;
1555
1556         /* calculate required read or write permissions.
1557          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1558          */
1559         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1560                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1561         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1562                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1563
1564         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1565                 vma = find_vma(mm, start);
1566                 if (!vma)
1567                         goto finish_or_fault;
1568
1569                 /* protect what we can, including chardevs */
1570                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1571                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1572                         goto finish_or_fault;
1573
1574                 if (pages) {
1575                         pages[i] = virt_to_page(start);
1576                         if (pages[i])
1577                                 get_page(pages[i]);
1578                 }
1579                 if (vmas)
1580                         vmas[i] = vma;
1581                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1582         }
1583
1584         return i;
1585
1586 finish_or_fault:
1587         return i ? : -EFAULT;
1588 }
1589 #endif /* !CONFIG_MMU */
1590
1591 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1592 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1593 {
1594         long i;
1595         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1596
1597         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1598                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1599
1600                 if (vma == vma_prev)
1601                         continue;
1602
1603                 vma_prev = vma;
1604
1605                 if (vma_is_fsdax(vma))
1606                         return true;
1607         }
1608         return false;
1609 }
1610
1611 #ifdef CONFIG_CMA
1612 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1613 {
1614         /*
1615          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1616          * as the source page.
1617          */
1618         int nid = page_to_nid(page);
1619         /*
1620          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1621          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1622          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1623          * in some case these nodes will have really less non movable
1624          * allocation memory.
1625          */
1626         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1627
1628         if (PageHighMem(page))
1629                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1630
1631 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1632         if (PageHuge(page)) {
1633                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1634                 /*
1635                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1636                  * mostly be from the CMA region.
1637                  */
1638                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1639         }
1640 #endif
1641         if (PageTransHuge(page)) {
1642                 struct page *thp;
1643                 /*
1644                  * ignore allocation failure warnings
1645                  */
1646                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1647
1648                 /*
1649                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1650                  * CMA area again.
1651                  */
1652                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1653                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1654                 if (!thp)
1655                         return NULL;
1656                 prep_transhuge_page(thp);
1657                 return thp;
1658         }
1659
1660         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1661 }
1662
1663 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1664                                         struct mm_struct *mm,
1665                                         unsigned long start,
1666                                         unsigned long nr_pages,
1667                                         struct page **pages,
1668                                         struct vm_area_struct **vmas,
1669                                         unsigned int gup_flags)
1670 {
1671         unsigned long i;
1672         unsigned long step;
1673         bool drain_allow = true;
1674         bool migrate_allow = true;
1675         LIST_HEAD(cma_page_list);
1676         long ret = nr_pages;
1677
1678 check_again:
1679         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1680
1681                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1682
1683                 /*
1684                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1685                  * part.
1686                  */
1687                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1688                 /*
1689                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1690                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1691                  * of the CMA zone if possible.
1692                  */
1693                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1694                         if (PageHuge(head))
1695                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1696                         else {
1697                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1698                                         lru_add_drain_all();
1699                                         drain_allow = false;
1700                                 }
1701
1702                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1703                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1704                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1705                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1706                                                             page_is_file_lru(head),
1707                                                             hpage_nr_pages(head));
1708                                 }
1709                         }
1710                 }
1711
1712                 i += step;
1713         }
1714
1715         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1716                 /*
1717                  * drop the above get_user_pages reference.
1718                  */
1719                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1720                         put_page(pages[i]);
1721
1722                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1723                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1724                         /*
1725                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1726                          * without migration.
1727                          */
1728                         migrate_allow = false;
1729
1730                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1731                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1732                 }
1733                 /*
1734                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1735                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1736                  * earlier.
1737                  */
1738                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1739                                                    pages, vmas, NULL,
1740                                                    gup_flags);
1741
1742                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1743                         nr_pages = ret;
1744                         drain_allow = true;
1745                         goto check_again;
1746                 }
1747         }
1748
1749         return ret;
1750 }
1751 #else
1752 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1753                                         struct mm_struct *mm,
1754                                         unsigned long start,
1755                                         unsigned long nr_pages,
1756                                         struct page **pages,
1757                                         struct vm_area_struct **vmas,
1758                                         unsigned int gup_flags)
1759 {
1760         return nr_pages;
1761 }
1762 #endif /* CONFIG_CMA */
1763
1764 /*
1765  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1766  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1767  */
1768 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1769                                   struct mm_struct *mm,
1770                                   unsigned long start,
1771                                   unsigned long nr_pages,
1772                                   struct page **pages,
1773                                   struct vm_area_struct **vmas,
1774                                   unsigned int gup_flags)
1775 {
1776         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1777         unsigned long flags = 0;
1778         long rc, i;
1779
1780         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1781                 if (!pages)
1782                         return -EINVAL;
1783
1784                 if (!vmas_tmp) {
1785                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1786                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1787                                            GFP_KERNEL);
1788                         if (!vmas_tmp)
1789                                 return -ENOMEM;
1790                 }
1791                 flags = memalloc_nocma_save();
1792         }
1793
1794         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1795                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1796
1797         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1798                 memalloc_nocma_restore(flags);
1799                 if (rc < 0)
1800                         goto out;
1801
1802                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1803                         for (i = 0; i < rc; i++)
1804                                 put_page(pages[i]);
1805                         rc = -EOPNOTSUPP;
1806                         goto out;
1807                 }
1808
1809                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1810                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1811         }
1812
1813 out:
1814         if (vmas_tmp != vmas)
1815                 kfree(vmas_tmp);
1816         return rc;
1817 }
1818 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1819 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1820                                                   struct mm_struct *mm,
1821                                                   unsigned long start,
1822                                                   unsigned long nr_pages,
1823                                                   struct page **pages,
1824                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1825                                                   unsigned int flags)
1826 {
1827         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1828                                        NULL, flags);
1829 }
1830 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1831
1832 #ifdef CONFIG_MMU
1833 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1834                                     struct mm_struct *mm,
1835                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1836                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1837                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1838 {
1839         /*
1840          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1841          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1842          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1843          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1844          * allow what we can.
1845          */
1846         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1847                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1848                         return -EINVAL;
1849                 /*
1850                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1851                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1852                  */
1853                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1854                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1855                                              FOLL_REMOTE);
1856         }
1857
1858         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1859                                        locked,
1860                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1861 }
1862
1863 /**
1864  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1865  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1866  *              NULL if faults are not to be recorded.
1867  * @mm:         mm_struct of target mm
1868  * @start:      starting user address
1869  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1870  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1871  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1872  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1873  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1874  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1875  *              Or NULL if the caller does not require them.
1876  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1877  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1878  *              utilised. Lock must initially be held.
1879  *
1880  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1881  * number requested), or an error. Details about the return value:
1882  *
1883  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1884  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1885  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1886  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1887  *
1888  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1889  *
1890  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1891  *
1892  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1893  *
1894  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1895  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1896  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1897  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1898  *
1899  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1900  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1901  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1902  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1903  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1904  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1905  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1906  * locks can't be held over the syscall boundary.
1907  *
1908  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1909  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1910  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1911  *
1912  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1913  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1914  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1915  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1916  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1917  *
1918  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1919  *
1920  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1921  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1922  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1923  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1924  */
1925 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1926                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1927                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1928                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1929 {
1930         /*
1931          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1932          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1933          */
1934         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1935                 return -EINVAL;
1936
1937         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1938                                        pages, vmas, locked);
1939 }
1940 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1941
1942 #else /* CONFIG_MMU */
1943 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1944                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1945                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1946                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1947 {
1948         return 0;
1949 }
1950
1951 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1952                                     struct mm_struct *mm,
1953                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1954                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1955                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1956 {
1957         return 0;
1958 }
1959 #endif /* !CONFIG_MMU */
1960
1961 /**
1962  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1963  * @start:      starting user address
1964  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1965  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1966  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1967  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1968  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1969  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1970  *              Or NULL if the caller does not require them.
1971  *
1972  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1973  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1974  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1975  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1976  * FOLL_REMOTE in here.
1977  */
1978 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1979                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1980                 struct vm_area_struct **vmas)
1981 {
1982         /*
1983          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1984          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1985          */
1986         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1987                 return -EINVAL;
1988
1989         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1990                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1991 }
1992 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1993
1994 /**
1995  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1996  *
1997  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1998  *      do_something()
1999  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2000  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2001  *
2002  *  to:
2003  *
2004  *      int locked = 1;
2005  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2006  *      do_something()
2007  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
2008  *      if (locked)
2009  *          up_read(&mm->mmap_sem);
2010  *
2011  * @start:      starting user address
2012  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2013  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2014  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2015  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2016  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2017  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2018  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2019  *              utilised. Lock must initially be held.
2020  *
2021  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2022  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2023  * get_user_pages_unlocked().
2024  *
2025  */
2026 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2027                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2028                            int *locked)
2029 {
2030         /*
2031          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2032          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2033          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2034          * disallow this option for now.
2035          */
2036         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2037                 return -EINVAL;
2038
2039         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2040                                        pages, NULL, locked,
2041                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2042 }
2043 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2044
2045 /*
2046  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2047  *
2048  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2049  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2050  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2051  *
2052  *  with:
2053  *
2054  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
2055  *
2056  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2057  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2058  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2059  */
2060 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2061                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2062 {
2063         struct mm_struct *mm = current->mm;
2064         int locked = 1;
2065         long ret;
2066
2067         /*
2068          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2069          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2070          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2071          * disallow this option for now.
2072          */
2073         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2074                 return -EINVAL;
2075
2076         down_read(&mm->mmap_sem);
2077         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2078                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2079         if (locked)
2080                 up_read(&mm->mmap_sem);
2081         return ret;
2082 }
2083 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2084
2085 /*
2086  * Fast GUP
2087  *
2088  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2089  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2090  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2091  * block any THP splits.
2092  *
2093  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2094  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2095  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2096  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2097  *
2098  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2099  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2100  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2101  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2102  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2103  *
2104  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2105  * are currently made:
2106  *
2107  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2108  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2109  *
2110  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2111  *
2112  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2113  *
2114  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2115  *
2116  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2117  */
2118 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2119
2120 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2121 {
2122         if (flags & FOLL_PIN) {
2123                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2124                                     refs);
2125
2126                 if (hpage_pincount_available(page))
2127                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2128                 else
2129                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2130         }
2131
2132         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2133         /*
2134          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2135          * ref needs a put_page().
2136          */
2137         if (refs > 1)
2138                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2139         put_page(page);
2140 }
2141
2142 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2143
2144 /*
2145  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2146  *
2147  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2148  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2149  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2150  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2151  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2152  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2153  * that we are blocking by holding interrupts off.
2154  *
2155  * Setting ptes from not present to present goes:
2156  *
2157  *   ptep->pte_high = h;
2158  *   smp_wmb();
2159  *   ptep->pte_low = l;
2160  *
2161  * And present to not present goes:
2162  *
2163  *   ptep->pte_low = 0;
2164  *   smp_wmb();
2165  *   ptep->pte_high = 0;
2166  *
2167  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2168  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2169  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2170  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2171  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2172  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2173  * operates on present ptes we're safe.
2174  */
2175 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2176 {
2177         pte_t pte;
2178
2179         do {
2180                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2181                 smp_rmb();
2182                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2183                 smp_rmb();
2184         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2185
2186         return pte;
2187 }
2188 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2189 /*
2190  * We require that the PTE can be read atomically.
2191  */
2192 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2193 {
2194         return READ_ONCE(*ptep);
2195 }
2196 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2197
2198 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2199                                             unsigned int flags,
2200                                             struct page **pages)
2201 {
2202         while ((*nr) - nr_start) {
2203                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2204
2205                 ClearPageReferenced(page);
2206                 if (flags & FOLL_PIN)
2207                         unpin_user_page(page);
2208                 else
2209                         put_page(page);
2210         }
2211 }
2212
2213 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2214 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2215                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2216 {
2217         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2218         int nr_start = *nr, ret = 0;
2219         pte_t *ptep, *ptem;
2220
2221         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2222         do {
2223                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2224                 struct page *head, *page;
2225
2226                 /*
2227                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2228                  * path using the pte_protnone check.
2229                  */
2230                 if (pte_protnone(pte))
2231                         goto pte_unmap;
2232
2233                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2234                         goto pte_unmap;
2235
2236                 if (pte_devmap(pte)) {
2237                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2238                                 goto pte_unmap;
2239
2240                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2241                         if (unlikely(!pgmap)) {
2242                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2243                                 goto pte_unmap;
2244                         }
2245                 } else if (pte_special(pte))
2246                         goto pte_unmap;
2247
2248                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2249                 page = pte_page(pte);
2250
2251                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2252                 if (!head)
2253                         goto pte_unmap;
2254
2255                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2256                         put_compound_head(head, 1, flags);
2257                         goto pte_unmap;
2258                 }
2259
2260                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2261
2262                 /*
2263                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2264                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2265                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2266                  * details.
2267                  */
2268                 if (flags & FOLL_PIN) {
2269                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2270                         if (ret) {
2271                                 unpin_user_page(page);
2272                                 goto pte_unmap;
2273                         }
2274                 }
2275                 SetPageReferenced(page);
2276                 pages[*nr] = page;
2277                 (*nr)++;
2278
2279         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2280
2281         ret = 1;
2282
2283 pte_unmap:
2284         if (pgmap)
2285                 put_dev_pagemap(pgmap);
2286         pte_unmap(ptem);
2287         return ret;
2288 }
2289 #else
2290
2291 /*
2292  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2293  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2294  * to be special.
2295  *
2296  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2297  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
2298  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2299  */
2300 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2301                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2302 {
2303         return 0;
2304 }
2305 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2306
2307 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2308 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2309                              unsigned long end, unsigned int flags,
2310                              struct page **pages, int *nr)
2311 {
2312         int nr_start = *nr;
2313         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2314
2315         do {
2316                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2317
2318                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2319                 if (unlikely(!pgmap)) {
2320                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2321                         return 0;
2322                 }
2323                 SetPageReferenced(page);
2324                 pages[*nr] = page;
2325                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2326                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2327                         return 0;
2328                 }
2329                 (*nr)++;
2330                 pfn++;
2331         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2332
2333         if (pgmap)
2334                 put_dev_pagemap(pgmap);
2335         return 1;
2336 }
2337
2338 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2339                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2340                                  struct page **pages, int *nr)
2341 {
2342         unsigned long fault_pfn;
2343         int nr_start = *nr;
2344
2345         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2346         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2347                 return 0;
2348
2349         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2350                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2351                 return 0;
2352         }
2353         return 1;
2354 }
2355
2356 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2357                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2358                                  struct page **pages, int *nr)
2359 {
2360         unsigned long fault_pfn;
2361         int nr_start = *nr;
2362
2363         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2364         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2365                 return 0;
2366
2367         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2368                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2369                 return 0;
2370         }
2371         return 1;
2372 }
2373 #else
2374 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2375                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2376                                  struct page **pages, int *nr)
2377 {
2378         BUILD_BUG();
2379         return 0;
2380 }
2381
2382 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2383                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2384                                  struct page **pages, int *nr)
2385 {
2386         BUILD_BUG();
2387         return 0;
2388 }
2389 #endif
2390
2391 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2392                            unsigned long end, struct page **pages)
2393 {
2394         int nr;
2395
2396         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2397                 pages[nr++] = page++;
2398
2399         return nr;
2400 }
2401
2402 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2403 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2404                                       unsigned long sz)
2405 {
2406         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2407         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2408 }
2409
2410 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2411                        unsigned long end, unsigned int flags,
2412                        struct page **pages, int *nr)
2413 {
2414         unsigned long pte_end;
2415         struct page *head, *page;
2416         pte_t pte;
2417         int refs;
2418
2419         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2420         if (pte_end < end)
2421                 end = pte_end;
2422
2423         pte = READ_ONCE(*ptep);
2424
2425         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2426                 return 0;
2427
2428         /* hugepages are never "special" */
2429         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2430
2431         head = pte_page(pte);
2432         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2433         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2434
2435         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2436         if (!head)
2437                 return 0;
2438
2439         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2440                 put_compound_head(head, refs, flags);
2441                 return 0;
2442         }
2443
2444         *nr += refs;
2445         SetPageReferenced(head);
2446         return 1;
2447 }
2448
2449 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2450                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2451                 struct page **pages, int *nr)
2452 {
2453         pte_t *ptep;
2454         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2455         unsigned long next;
2456
2457         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2458         do {
2459                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2460                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2461                         return 0;
2462         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2463
2464         return 1;
2465 }
2466 #else
2467 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2468                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2469                 struct page **pages, int *nr)
2470 {
2471         return 0;
2472 }
2473 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2474
2475 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2476                         unsigned long end, unsigned int flags,
2477                         struct page **pages, int *nr)
2478 {
2479         struct page *head, *page;
2480         int refs;
2481
2482         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2483                 return 0;
2484
2485         if (pmd_devmap(orig)) {
2486                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2487                         return 0;
2488                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2489                                              pages, nr);
2490         }
2491
2492         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2493         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2494
2495         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2496         if (!head)
2497                 return 0;
2498
2499         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2500                 put_compound_head(head, refs, flags);
2501                 return 0;
2502         }
2503
2504         *nr += refs;
2505         SetPageReferenced(head);
2506         return 1;
2507 }
2508
2509 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2510                         unsigned long end, unsigned int flags,
2511                         struct page **pages, int *nr)
2512 {
2513         struct page *head, *page;
2514         int refs;
2515
2516         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2517                 return 0;
2518
2519         if (pud_devmap(orig)) {
2520                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2521                         return 0;
2522                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2523                                              pages, nr);
2524         }
2525
2526         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2527         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2528
2529         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2530         if (!head)
2531                 return 0;
2532
2533         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2534                 put_compound_head(head, refs, flags);
2535                 return 0;
2536         }
2537
2538         *nr += refs;
2539         SetPageReferenced(head);
2540         return 1;
2541 }
2542
2543 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2544                         unsigned long end, unsigned int flags,
2545                         struct page **pages, int *nr)
2546 {
2547         int refs;
2548         struct page *head, *page;
2549
2550         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2551                 return 0;
2552
2553         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2554
2555         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2556         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2557
2558         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2559         if (!head)
2560                 return 0;
2561
2562         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2563                 put_compound_head(head, refs, flags);
2564                 return 0;
2565         }
2566
2567         *nr += refs;
2568         SetPageReferenced(head);
2569         return 1;
2570 }
2571
2572 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2573                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2574 {
2575         unsigned long next;
2576         pmd_t *pmdp;
2577
2578         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2579         do {
2580                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2581
2582                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2583                 if (!pmd_present(pmd))
2584                         return 0;
2585
2586                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2587                              pmd_devmap(pmd))) {
2588                         /*
2589                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2590                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2591                          * can be serialised against THP migration.
2592                          */
2593                         if (pmd_protnone(pmd))
2594                                 return 0;
2595
2596                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2597                                 pages, nr))
2598                                 return 0;
2599
2600                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2601                         /*
2602                          * architecture have different format for hugetlbfs
2603                          * pmd format and THP pmd format
2604                          */
2605                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2606                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2607                                 return 0;
2608                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2609                         return 0;
2610         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2611
2612         return 1;
2613 }
2614
2615 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2616                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2617 {
2618         unsigned long next;
2619         pud_t *pudp;
2620
2621         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2622         do {
2623                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2624
2625                 next = pud_addr_end(addr, end);
2626                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2627                         return 0;
2628                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2629                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2630                                           pages, nr))
2631                                 return 0;
2632                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2633                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2634                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2635                                 return 0;
2636                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2637                         return 0;
2638         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2639
2640         return 1;
2641 }
2642
2643 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2644                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2645 {
2646         unsigned long next;
2647         p4d_t *p4dp;
2648
2649         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2650         do {
2651                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2652
2653                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2654                 if (p4d_none(p4d))
2655                         return 0;
2656                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2657                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2658                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2659                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2660                                 return 0;
2661                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2662                         return 0;
2663         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2664
2665         return 1;
2666 }
2667
2668 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2669                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2670 {
2671         unsigned long next;
2672         pgd_t *pgdp;
2673
2674         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2675         do {
2676                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2677
2678                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2679                 if (pgd_none(pgd))
2680                         return;
2681                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2682                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2683                                           pages, nr))
2684                                 return;
2685                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2686                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2687                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2688                                 return;
2689                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2690                         return;
2691         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2692 }
2693 #else
2694 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2695                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2696 {
2697 }
2698 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2699
2700 #ifndef gup_fast_permitted
2701 /*
2702  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2703  * we need to fall back to the slow version:
2704  */
2705 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2706 {
2707         return true;
2708 }
2709 #endif
2710
2711 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2712                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2713 {
2714         int ret;
2715
2716         /*
2717          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2718          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2719          */
2720         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2721                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2722                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2723                                             start, nr_pages,
2724                                             pages, NULL, gup_flags);
2725                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2726         } else {
2727                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2728                                               pages, gup_flags);
2729         }
2730
2731         return ret;
2732 }
2733
2734 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2735                                         unsigned int gup_flags,
2736                                         struct page **pages)
2737 {
2738         unsigned long addr, len, end;
2739         unsigned long flags;
2740         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2741
2742         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2743                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2744                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2745                 return -EINVAL;
2746
2747         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2748                 might_lock_read(&current->mm->mmap_sem);
2749
2750         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2751         addr = start;
2752         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2753         end = start + len;
2754
2755         if (end <= start)
2756                 return 0;
2757         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2758                 return -EFAULT;
2759
2760         /*
2761          * The FAST_GUP case requires FOLL_WRITE even for pure reads,
2762          * because get_user_pages() may need to cause an early COW in
2763          * order to avoid confusing the normal COW routines. So only
2764          * targets that are already writable are safe to do by just
2765          * looking at the page tables.
2766          *
2767          * NOTE! With FOLL_FAST_ONLY we allow read-only gup_fast() here,
2768          * because there is no slow path to fall back on. But you'd
2769          * better be careful about possible COW pages - you'll get _a_
2770          * COW page, but not necessarily the one you intended to get
2771          * depending on what COW event happens after this. COW may break
2772          * the page copy in a random direction.
2773          *
2774          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow
2775          * full, general purpose use of this routine.
2776          *
2777          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2778          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2779          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2780          *
2781          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2782          * block IPIs that come from THPs splitting.
2783          */
2784         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) && gup_fast_permitted(start, end)) {
2785                 unsigned long fast_flags = gup_flags;
2786                 if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2787                         fast_flags |= FOLL_WRITE;
2788
2789                 local_irq_save(flags);
2790                 gup_pgd_range(addr, end, fast_flags, pages, &nr_pinned);
2791                 local_irq_restore(flags);
2792                 ret = nr_pinned;
2793         }
2794
2795         if (nr_pinned < nr_pages && !(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)) {
2796                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2797                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2798                 pages += nr_pinned;
2799
2800                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2801                                               gup_flags, pages);
2802
2803                 /* Have to be a bit careful with return values */
2804                 if (nr_pinned > 0) {
2805                         if (ret < 0)
2806                                 ret = nr_pinned;
2807                         else
2808                                 ret += nr_pinned;
2809                 }
2810         }
2811
2812         return ret;
2813 }
2814
2815 /*
2816  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2817  * the regular GUP.
2818  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2819  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2820  *
2821  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2822  * pages pinned.
2823  *
2824  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2825  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2826  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2827  */
2828 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2829                           struct page **pages)
2830 {
2831         int nr_pinned;
2832         /*
2833          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2834          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2835          *
2836          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2837          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2838          */
2839         unsigned int gup_flags = FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2840
2841         if (write)
2842                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2843
2844         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2845                                                  pages);
2846
2847         /*
2848          * As specified in the API description above, this routine is not
2849          * allowed to return negative values. However, the common core
2850          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2851          * Therefore, correct for that here:
2852          */
2853         if (nr_pinned < 0)
2854                 nr_pinned = 0;
2855
2856         return nr_pinned;
2857 }
2858 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2859
2860 /**
2861  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2862  * @start:      starting user address
2863  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2864  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2865  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2866  *              Should be at least nr_pages long.
2867  *
2868  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2869  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2870  * calling get_user_pages().
2871  *
2872  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2873  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2874  * -errno.
2875  */
2876 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2877                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2878 {
2879         /*
2880          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2881          * never directly by the caller, so enforce that:
2882          */
2883         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2884                 return -EINVAL;
2885
2886         /*
2887          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2888          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2889          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2890          * request.
2891          */
2892         gup_flags |= FOLL_GET;
2893         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2894 }
2895 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2896
2897 /**
2898  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2899  *
2900  * @start:      starting user address
2901  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2902  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2903  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2904  *              Should be at least nr_pages long.
2905  *
2906  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2907  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2908  * the arguments here are identical.
2909  *
2910  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2911  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2912  *
2913  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2914  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2915  */
2916 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2917                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2918 {
2919         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2920         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2921                 return -EINVAL;
2922
2923         gup_flags |= FOLL_PIN;
2924         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2925 }
2926 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2927
2928 /*
2929  * This is the FOLL_PIN equivalent of __get_user_pages_fast(). Behavior is the
2930  * same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2931  *
2932  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2933  */
2934 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2935                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2936 {
2937         int nr_pinned;
2938
2939         /*
2940          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2941          * rules require returning 0, rather than -errno:
2942          */
2943         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2944                 return 0;
2945         /*
2946          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2947          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2948          */
2949         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2950         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2951                                                  pages);
2952         /*
2953          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2954          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2955          * correct for that here:
2956          */
2957         if (nr_pinned < 0)
2958                 nr_pinned = 0;
2959
2960         return nr_pinned;
2961 }
2962 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2963
2964 /**
2965  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2966  *
2967  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
2968  *              NULL if faults are not to be recorded.
2969  * @mm:         mm_struct of target mm
2970  * @start:      starting user address
2971  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2972  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2973  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2974  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2975  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2976  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2977  *              Or NULL if the caller does not require them.
2978  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2979  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2980  *              utilised. Lock must initially be held.
2981  *
2982  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2983  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2984  * the arguments here are identical.
2985  *
2986  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2987  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2988  *
2989  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
2990  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2991  */
2992 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2993                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2994                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2995                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2996 {
2997         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2998         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2999                 return -EINVAL;
3000
3001         gup_flags |= FOLL_PIN;
3002         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
3003                                        pages, vmas, locked);
3004 }
3005 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3006
3007 /**
3008  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3009  *
3010  * @start:      starting user address
3011  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3012  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3013  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3014  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3015  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3016  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3017  *              Or NULL if the caller does not require them.
3018  *
3019  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3020  * FOLL_PIN is set.
3021  *
3022  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3023  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3024  *
3025  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/core-api/pin_user_pages.rst. It
3026  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
3027  */
3028 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3029                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3030                     struct vm_area_struct **vmas)
3031 {
3032         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3033         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3034                 return -EINVAL;
3035
3036         gup_flags |= FOLL_PIN;
3037         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
3038                                      pages, vmas, gup_flags);
3039 }
3040 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3041
3042 /*
3043  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3044  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3045  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3046  */
3047 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3048                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3049 {
3050         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3051         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3052                 return -EINVAL;
3053
3054         gup_flags |= FOLL_PIN;
3055         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3056 }
3057 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);