4a8e969a6e594c38da894ce0573238ecdcf766f5
[platform/kernel/linux-rpi.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 /**
33  * put_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
34  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
35  * @npages: number of pages in the @pages array.
36  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
37  *
38  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
39  * variants called on that page.
40  *
41  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
42  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
43  * listed as clean. In any case, releases all pages using put_user_page(),
44  * possibly via put_user_pages(), for the non-dirty case.
45  *
46  * Please see the put_user_page() documentation for details.
47  *
48  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
49  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
50  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
51  * set_page_dirty_lock(), put_user_page().
52  *
53  */
54 void put_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
55                                bool make_dirty)
56 {
57         unsigned long index;
58
59         /*
60          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
61          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
62          * single operation to the head page should suffice.
63          */
64
65         if (!make_dirty) {
66                 put_user_pages(pages, npages);
67                 return;
68         }
69
70         for (index = 0; index < npages; index++) {
71                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
72                 /*
73                  * Checking PageDirty at this point may race with
74                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
75                  * cases:
76                  *
77                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
78                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
79                  * because clear_page_dirty_for_io() called
80                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
81                  * However, now the page is going to get written back,
82                  * which meets the original intention of setting it
83                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
84                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
85                  * back.
86                  *
87                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
88                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
89                  * written back, so it gets written back again in the
90                  * next writeback cycle. This is harmless.
91                  */
92                 if (!PageDirty(page))
93                         set_page_dirty_lock(page);
94                 put_user_page(page);
95         }
96 }
97 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty_lock);
98
99 /**
100  * put_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
101  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
102  * @npages: number of pages in the @pages array.
103  *
104  * For each page in the @pages array, release the page using put_user_page().
105  *
106  * Please see the put_user_page() documentation for details.
107  */
108 void put_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
109 {
110         unsigned long index;
111
112         /*
113          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
114          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
115          * single operation to the head page should suffice.
116          */
117         for (index = 0; index < npages; index++)
118                 put_user_page(pages[index]);
119 }
120 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages);
121
122 #ifdef CONFIG_MMU
123 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
124                 unsigned int flags)
125 {
126         /*
127          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
128          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
129          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
130          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
131          * But we can only make this optimization where a hole would surely
132          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
133          */
134         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
135                 return ERR_PTR(-EFAULT);
136         return NULL;
137 }
138
139 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
140                 pte_t *pte, unsigned int flags)
141 {
142         /* No page to get reference */
143         if (flags & FOLL_GET)
144                 return -EFAULT;
145
146         if (flags & FOLL_TOUCH) {
147                 pte_t entry = *pte;
148
149                 if (flags & FOLL_WRITE)
150                         entry = pte_mkdirty(entry);
151                 entry = pte_mkyoung(entry);
152
153                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
154                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
155                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
156                 }
157         }
158
159         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
160         return -EEXIST;
161 }
162
163 /*
164  * FOLL_FORCE or a forced COW break can write even to unwritable pte's,
165  * but only after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
166  */
167 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
168 {
169         return pte_write(pte) || ((flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
170 }
171
172 /*
173  * A (separate) COW fault might break the page the other way and
174  * get_user_pages() would return the page from what is now the wrong
175  * VM. So we need to force a COW break at GUP time even for reads.
176  */
177 static inline bool should_force_cow_break(struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags)
178 {
179         return is_cow_mapping(vma->vm_flags) && (flags & FOLL_GET);
180 }
181
182 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
183                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
184                 struct dev_pagemap **pgmap)
185 {
186         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
187         struct page *page;
188         spinlock_t *ptl;
189         pte_t *ptep, pte;
190
191 retry:
192         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
193                 return no_page_table(vma, flags);
194
195         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
196         pte = *ptep;
197         if (!pte_present(pte)) {
198                 swp_entry_t entry;
199                 /*
200                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
201                  * even while it is being migrated, so for that case we
202                  * need migration_entry_wait().
203                  */
204                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
205                         goto no_page;
206                 if (pte_none(pte))
207                         goto no_page;
208                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
209                 if (!is_migration_entry(entry))
210                         goto no_page;
211                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
212                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
213                 goto retry;
214         }
215         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
216                 goto no_page;
217         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
218                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
219                 return NULL;
220         }
221
222         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
223         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
224                 /*
225                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
226                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
227                  */
228                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
229                 if (*pgmap)
230                         page = pte_page(pte);
231                 else
232                         goto no_page;
233         } else if (unlikely(!page)) {
234                 if (flags & FOLL_DUMP) {
235                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
236                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
237                         goto out;
238                 }
239
240                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
241                         page = pte_page(pte);
242                 } else {
243                         int ret;
244
245                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
246                         page = ERR_PTR(ret);
247                         goto out;
248                 }
249         }
250
251         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
252                 int ret;
253                 get_page(page);
254                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
255                 lock_page(page);
256                 ret = split_huge_page(page);
257                 unlock_page(page);
258                 put_page(page);
259                 if (ret)
260                         return ERR_PTR(ret);
261                 goto retry;
262         }
263
264         if (flags & FOLL_GET) {
265                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
266                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
267                         goto out;
268                 }
269         }
270         if (flags & FOLL_TOUCH) {
271                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
272                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
273                         set_page_dirty(page);
274                 /*
275                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
276                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
277                  * mark_page_accessed().
278                  */
279                 mark_page_accessed(page);
280         }
281         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
282                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
283                 if (PageTransCompound(page))
284                         goto out;
285
286                 /*
287                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
288                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
289                  * which might bounce very badly if there is contention.
290                  *
291                  * If the page is already locked, we don't need to
292                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
293                  * when it attempts to reclaim the page.
294                  */
295                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
296                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
297                         /*
298                          * Because we lock page here, and migration is
299                          * blocked by the pte's page reference, and we
300                          * know the page is still mapped, we don't even
301                          * need to check for file-cache page truncation.
302                          */
303                         mlock_vma_page(page);
304                         unlock_page(page);
305                 }
306         }
307 out:
308         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
309         return page;
310 no_page:
311         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
312         if (!pte_none(pte))
313                 return NULL;
314         return no_page_table(vma, flags);
315 }
316
317 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
318                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
319                                     unsigned int flags,
320                                     struct follow_page_context *ctx)
321 {
322         pmd_t *pmd, pmdval;
323         spinlock_t *ptl;
324         struct page *page;
325         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
326
327         pmd = pmd_offset(pudp, address);
328         /*
329          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
330          * on the stack so that it will stop changing under the code.
331          */
332         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
333         if (pmd_none(pmdval))
334                 return no_page_table(vma, flags);
335         if (pmd_huge(pmdval) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
336                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
337                 if (page)
338                         return page;
339                 return no_page_table(vma, flags);
340         }
341         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
342                 page = follow_huge_pd(vma, address,
343                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
344                                       PMD_SHIFT);
345                 if (page)
346                         return page;
347                 return no_page_table(vma, flags);
348         }
349 retry:
350         if (!pmd_present(pmdval)) {
351                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
352                         return no_page_table(vma, flags);
353                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
354                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
355                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
356                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
357                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
358                 /*
359                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
360                  * mmap_sem is held in read mode
361                  */
362                 if (pmd_none(pmdval))
363                         return no_page_table(vma, flags);
364                 goto retry;
365         }
366         if (pmd_devmap(pmdval)) {
367                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
368                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
369                 spin_unlock(ptl);
370                 if (page)
371                         return page;
372         }
373         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
374                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
375
376         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
377                 return no_page_table(vma, flags);
378
379 retry_locked:
380         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
381         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
382                 spin_unlock(ptl);
383                 return no_page_table(vma, flags);
384         }
385         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
386                 spin_unlock(ptl);
387                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
388                         return no_page_table(vma, flags);
389                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
390                 goto retry_locked;
391         }
392         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
393                 spin_unlock(ptl);
394                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
395         }
396         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
397                 int ret;
398                 page = pmd_page(*pmd);
399                 if (is_huge_zero_page(page)) {
400                         spin_unlock(ptl);
401                         ret = 0;
402                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
403                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
404                                 ret = -EBUSY;
405                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
406                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
407                                 spin_unlock(ptl);
408                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
409                         }
410                         spin_unlock(ptl);
411                         lock_page(page);
412                         ret = split_huge_page(page);
413                         unlock_page(page);
414                         put_page(page);
415                         if (pmd_none(*pmd))
416                                 return no_page_table(vma, flags);
417                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
418                         spin_unlock(ptl);
419                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
420                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
421                 }
422
423                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
424                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
425         }
426         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
427         spin_unlock(ptl);
428         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
429         return page;
430 }
431
432 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
433                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
434                                     unsigned int flags,
435                                     struct follow_page_context *ctx)
436 {
437         pud_t *pud;
438         spinlock_t *ptl;
439         struct page *page;
440         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
441
442         pud = pud_offset(p4dp, address);
443         if (pud_none(*pud))
444                 return no_page_table(vma, flags);
445         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
446                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
447                 if (page)
448                         return page;
449                 return no_page_table(vma, flags);
450         }
451         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
452                 page = follow_huge_pd(vma, address,
453                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
454                                       PUD_SHIFT);
455                 if (page)
456                         return page;
457                 return no_page_table(vma, flags);
458         }
459         if (pud_devmap(*pud)) {
460                 ptl = pud_lock(mm, pud);
461                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
462                 spin_unlock(ptl);
463                 if (page)
464                         return page;
465         }
466         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
467                 return no_page_table(vma, flags);
468
469         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
470 }
471
472 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
473                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
474                                     unsigned int flags,
475                                     struct follow_page_context *ctx)
476 {
477         p4d_t *p4d;
478         struct page *page;
479
480         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
481         if (p4d_none(*p4d))
482                 return no_page_table(vma, flags);
483         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
484         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
485                 return no_page_table(vma, flags);
486
487         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
488                 page = follow_huge_pd(vma, address,
489                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
490                                       P4D_SHIFT);
491                 if (page)
492                         return page;
493                 return no_page_table(vma, flags);
494         }
495         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
496 }
497
498 /**
499  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
500  * @vma: vm_area_struct mapping @address
501  * @address: virtual address to look up
502  * @flags: flags modifying lookup behaviour
503  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
504  *       pointer to output page_mask
505  *
506  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
507  *
508  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
509  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
510  *
511  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
512  *
513  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
514  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
515  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
516  */
517 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
518                               unsigned long address, unsigned int flags,
519                               struct follow_page_context *ctx)
520 {
521         pgd_t *pgd;
522         struct page *page;
523         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
524
525         ctx->page_mask = 0;
526
527         /* make this handle hugepd */
528         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
529         if (!IS_ERR(page)) {
530                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
531                 return page;
532         }
533
534         pgd = pgd_offset(mm, address);
535
536         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
537                 return no_page_table(vma, flags);
538
539         if (pgd_huge(*pgd)) {
540                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
541                 if (page)
542                         return page;
543                 return no_page_table(vma, flags);
544         }
545         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
546                 page = follow_huge_pd(vma, address,
547                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
548                                       PGDIR_SHIFT);
549                 if (page)
550                         return page;
551                 return no_page_table(vma, flags);
552         }
553
554         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
555 }
556
557 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
558                          unsigned int foll_flags)
559 {
560         struct follow_page_context ctx = { NULL };
561         struct page *page;
562
563         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
564         if (ctx.pgmap)
565                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
566         return page;
567 }
568
569 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
570                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
571                 struct page **page)
572 {
573         pgd_t *pgd;
574         p4d_t *p4d;
575         pud_t *pud;
576         pmd_t *pmd;
577         pte_t *pte;
578         int ret = -EFAULT;
579
580         /* user gate pages are read-only */
581         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
582                 return -EFAULT;
583         if (address > TASK_SIZE)
584                 pgd = pgd_offset_k(address);
585         else
586                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
587         if (pgd_none(*pgd))
588                 return -EFAULT;
589         p4d = p4d_offset(pgd, address);
590         if (p4d_none(*p4d))
591                 return -EFAULT;
592         pud = pud_offset(p4d, address);
593         if (pud_none(*pud))
594                 return -EFAULT;
595         pmd = pmd_offset(pud, address);
596         if (!pmd_present(*pmd))
597                 return -EFAULT;
598         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
599         pte = pte_offset_map(pmd, address);
600         if (pte_none(*pte))
601                 goto unmap;
602         *vma = get_gate_vma(mm);
603         if (!page)
604                 goto out;
605         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
606         if (!*page) {
607                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
608                         goto unmap;
609                 *page = pte_page(*pte);
610         }
611         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
612                 ret = -ENOMEM;
613                 goto unmap;
614         }
615 out:
616         ret = 0;
617 unmap:
618         pte_unmap(pte);
619         return ret;
620 }
621
622 /*
623  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
624  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
625  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
626  */
627 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
628                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
629 {
630         unsigned int fault_flags = 0;
631         vm_fault_t ret;
632
633         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
634         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
635                 return -ENOENT;
636         if (*flags & FOLL_WRITE)
637                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
638         if (*flags & FOLL_REMOTE)
639                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
640         if (nonblocking)
641                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
642         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
643                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
644         if (*flags & FOLL_TRIED) {
645                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
646                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
647         }
648
649         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
650         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
651                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
652
653                 if (err)
654                         return err;
655                 BUG();
656         }
657
658         if (tsk) {
659                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
660                         tsk->maj_flt++;
661                 else
662                         tsk->min_flt++;
663         }
664
665         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
666                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
667                         *nonblocking = 0;
668                 return -EBUSY;
669         }
670
671         /*
672          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
673          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
674          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
675          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
676          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
677          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
678          * reCOWed by userspace write).
679          */
680         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
681                 *flags |= FOLL_COW;
682         return 0;
683 }
684
685 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
686 {
687         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
688         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
689         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
690
691         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
692                 return -EFAULT;
693
694         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
695                 return -EFAULT;
696
697         if (write) {
698                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
699                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
700                                 return -EFAULT;
701                         /*
702                          * We used to let the write,force case do COW in a
703                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
704                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
705                          * executable, without corrupting the file (yet only
706                          * when that file had been opened for writing!).
707                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
708                          * just reject it.
709                          */
710                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
711                                 return -EFAULT;
712                 }
713         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
714                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
715                         return -EFAULT;
716                 /*
717                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
718                  * have VM_MAYREAD set?
719                  */
720                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
721                         return -EFAULT;
722         }
723         /*
724          * gups are always data accesses, not instruction
725          * fetches, so execute=false here
726          */
727         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
728                 return -EFAULT;
729         return 0;
730 }
731
732 /**
733  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
734  * @tsk:        task_struct of target task
735  * @mm:         mm_struct of target mm
736  * @start:      starting user address
737  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
738  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
739  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
740  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
741  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
742  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
743  *              Or NULL if the caller does not require them.
744  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
745  *
746  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
747  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
748  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
749  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
750  * remain valid while mmap_sem is held.
751  *
752  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
753  *
754  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
755  * each struct page that each user address corresponds to at a given
756  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
757  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
758  *
759  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
760  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
761  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
762  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
763  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
764  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
765  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
766  * locks can't be held over the syscall boundary.
767  *
768  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
769  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
770  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
771  * before put_page is called.
772  *
773  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
774  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
775  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
776  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
777  * this case.
778  *
779  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
780  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
781  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
782  * reading or writing and will not be released.
783  *
784  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
785  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
786  * you need some special @gup_flags.
787  */
788 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
789                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
790                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
791                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
792 {
793         long ret = 0, i = 0;
794         struct vm_area_struct *vma = NULL;
795         struct follow_page_context ctx = { NULL };
796
797         if (!nr_pages)
798                 return 0;
799
800         start = untagged_addr(start);
801
802         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
803
804         /*
805          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
806          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
807          * using the address space
808          */
809         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
810                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
811
812         do {
813                 struct page *page;
814                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
815                 unsigned int page_increm;
816
817                 /* first iteration or cross vma bound */
818                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
819                         vma = find_extend_vma(mm, start);
820                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
821                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
822                                                 gup_flags, &vma,
823                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
824                                 if (ret)
825                                         goto out;
826                                 ctx.page_mask = 0;
827                                 goto next_page;
828                         }
829
830                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
831                                 ret = -EFAULT;
832                                 goto out;
833                         }
834                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
835                                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
836                                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
837                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
838                                                 &start, &nr_pages, i,
839                                                 foll_flags, nonblocking);
840                                 continue;
841                         }
842                 }
843
844                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
845                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
846
847 retry:
848                 /*
849                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
850                  * potentially allocating memory.
851                  */
852                 if (fatal_signal_pending(current)) {
853                         ret = -ERESTARTSYS;
854                         goto out;
855                 }
856                 cond_resched();
857
858                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
859                 if (!page) {
860                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
861                                         nonblocking);
862                         switch (ret) {
863                         case 0:
864                                 goto retry;
865                         case -EBUSY:
866                                 ret = 0;
867                                 /* FALLTHRU */
868                         case -EFAULT:
869                         case -ENOMEM:
870                         case -EHWPOISON:
871                                 goto out;
872                         case -ENOENT:
873                                 goto next_page;
874                         }
875                         BUG();
876                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
877                         /*
878                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
879                          * struct page.
880                          */
881                         goto next_page;
882                 } else if (IS_ERR(page)) {
883                         ret = PTR_ERR(page);
884                         goto out;
885                 }
886                 if (pages) {
887                         pages[i] = page;
888                         flush_anon_page(vma, page, start);
889                         flush_dcache_page(page);
890                         ctx.page_mask = 0;
891                 }
892 next_page:
893                 if (vmas) {
894                         vmas[i] = vma;
895                         ctx.page_mask = 0;
896                 }
897                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
898                 if (page_increm > nr_pages)
899                         page_increm = nr_pages;
900                 i += page_increm;
901                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
902                 nr_pages -= page_increm;
903         } while (nr_pages);
904 out:
905         if (ctx.pgmap)
906                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
907         return i ? i : ret;
908 }
909
910 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
911                               unsigned int fault_flags)
912 {
913         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
914         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
915         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
916
917         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
918                 return false;
919
920         /*
921          * The architecture might have a hardware protection
922          * mechanism other than read/write that can deny access.
923          *
924          * gup always represents data access, not instruction
925          * fetches, so execute=false here:
926          */
927         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
928                 return false;
929
930         return true;
931 }
932
933 /*
934  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
935  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
936  *              NULL if faults are not to be recorded.
937  * @mm:         mm_struct of target mm
938  * @address:    user address
939  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
940  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
941  *              does not allow retry
942  *
943  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
944  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
945  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
946  * trying again.
947  *
948  * Typically this is meant to be used by the futex code.
949  *
950  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
951  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
952  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
953  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
954  *
955  * This is important for some architectures where those bits also gate the
956  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
957  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
958  * succeed.
959  *
960  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
961  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
962  */
963 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
964                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
965                      bool *unlocked)
966 {
967         struct vm_area_struct *vma;
968         vm_fault_t ret, major = 0;
969
970         address = untagged_addr(address);
971
972         if (unlocked)
973                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
974
975 retry:
976         vma = find_extend_vma(mm, address);
977         if (!vma || address < vma->vm_start)
978                 return -EFAULT;
979
980         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
981                 return -EFAULT;
982
983         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
984         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
985         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
986                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
987
988                 if (err)
989                         return err;
990                 BUG();
991         }
992
993         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
994                 down_read(&mm->mmap_sem);
995                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
996                         *unlocked = true;
997                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
998                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
999                         goto retry;
1000                 }
1001         }
1002
1003         if (tsk) {
1004                 if (major)
1005                         tsk->maj_flt++;
1006                 else
1007                         tsk->min_flt++;
1008         }
1009         return 0;
1010 }
1011 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1012
1013 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1014                                                 struct mm_struct *mm,
1015                                                 unsigned long start,
1016                                                 unsigned long nr_pages,
1017                                                 struct page **pages,
1018                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1019                                                 int *locked,
1020                                                 unsigned int flags)
1021 {
1022         long ret, pages_done;
1023         bool lock_dropped;
1024
1025         if (locked) {
1026                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1027                 BUG_ON(vmas);
1028                 /* check caller initialized locked */
1029                 BUG_ON(*locked != 1);
1030         }
1031
1032         if (pages)
1033                 flags |= FOLL_GET;
1034
1035         pages_done = 0;
1036         lock_dropped = false;
1037         for (;;) {
1038                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1039                                        vmas, locked);
1040                 if (!locked)
1041                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1042                         return ret;
1043
1044                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1045                 if (!*locked) {
1046                         BUG_ON(ret < 0);
1047                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1048                 }
1049
1050                 if (ret > 0) {
1051                         nr_pages -= ret;
1052                         pages_done += ret;
1053                         if (!nr_pages)
1054                                 break;
1055                 }
1056                 if (*locked) {
1057                         /*
1058                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1059                          * FOLL_NOWAIT.
1060                          */
1061                         if (!pages_done)
1062                                 pages_done = ret;
1063                         break;
1064                 }
1065                 /*
1066                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1067                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1068                  */
1069                 if (likely(pages))
1070                         pages += ret;
1071                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1072
1073                 /*
1074                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1075                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1076                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1077                  */
1078                 *locked = 1;
1079                 lock_dropped = true;
1080                 down_read(&mm->mmap_sem);
1081                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1082                                        pages, NULL, NULL);
1083                 if (ret != 1) {
1084                         BUG_ON(ret > 1);
1085                         if (!pages_done)
1086                                 pages_done = ret;
1087                         break;
1088                 }
1089                 nr_pages--;
1090                 pages_done++;
1091                 if (!nr_pages)
1092                         break;
1093                 if (likely(pages))
1094                         pages++;
1095                 start += PAGE_SIZE;
1096         }
1097         if (lock_dropped && *locked) {
1098                 /*
1099                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1100                  * and so the critical section protected by it was lost.
1101                  */
1102                 up_read(&mm->mmap_sem);
1103                 *locked = 0;
1104         }
1105         return pages_done;
1106 }
1107
1108 /*
1109  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1110  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1111  *              NULL if faults are not to be recorded.
1112  * @mm:         mm_struct of target mm
1113  * @start:      starting user address
1114  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1115  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1116  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1117  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1118  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1119  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1120  *              Or NULL if the caller does not require them.
1121  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1122  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1123  *              utilised. Lock must initially be held.
1124  *
1125  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1126  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1127  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1128  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1129  * remain valid while mmap_sem is held.
1130  *
1131  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1132  *
1133  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1134  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1135  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1136  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1137  *
1138  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1139  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1140  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1141  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1142  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1143  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1144  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1145  * locks can't be held over the syscall boundary.
1146  *
1147  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1148  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1149  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1150  *
1151  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1152  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1153  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1154  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1155  * use the correct cache flushing APIs.
1156  *
1157  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1158  *
1159  * get_user_pages should be phased out in favor of
1160  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1161  * should use get_user_pages because it cannot pass
1162  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1163  */
1164 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1165                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1166                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1167                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1168 {
1169         /*
1170          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1171          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1172          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1173          * disallow this option for now.
1174          */
1175         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1176                 return -EINVAL;
1177
1178         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1179                                        locked,
1180                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1181 }
1182 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1183
1184 /**
1185  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1186  * @vma:   target vma
1187  * @start: start address
1188  * @end:   end address
1189  * @nonblocking:
1190  *
1191  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1192  *
1193  * return 0 on success, negative error code on error.
1194  *
1195  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1196  *
1197  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1198  * be unperturbed.
1199  *
1200  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1201  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1202  */
1203 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1204                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1205 {
1206         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1207         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1208         int gup_flags;
1209
1210         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1211         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1212         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1213         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1214         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1215
1216         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1217         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1218                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1219         /*
1220          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1221          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1222          * and we would not want to dirty them for nothing.
1223          */
1224         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1225                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1226
1227         /*
1228          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1229          * other than PROT_NONE.
1230          */
1231         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1232                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1233
1234         /*
1235          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1236          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1237          */
1238         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1239                                 NULL, NULL, nonblocking);
1240 }
1241
1242 /*
1243  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1244  *
1245  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1246  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1247  * mmap_sem must not be held.
1248  */
1249 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1250 {
1251         struct mm_struct *mm = current->mm;
1252         unsigned long end, nstart, nend;
1253         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1254         int locked = 0;
1255         long ret = 0;
1256
1257         end = start + len;
1258
1259         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1260                 /*
1261                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1262                  * Find first corresponding VMA.
1263                  */
1264                 if (!locked) {
1265                         locked = 1;
1266                         down_read(&mm->mmap_sem);
1267                         vma = find_vma(mm, nstart);
1268                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1269                         vma = vma->vm_next;
1270                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1271                         break;
1272                 /*
1273                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1274                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1275                  */
1276                 nend = min(end, vma->vm_end);
1277                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1278                         continue;
1279                 if (nstart < vma->vm_start)
1280                         nstart = vma->vm_start;
1281                 /*
1282                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1283                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1284                  * if the vma was already munlocked.
1285                  */
1286                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1287                 if (ret < 0) {
1288                         if (ignore_errors) {
1289                                 ret = 0;
1290                                 continue;       /* continue at next VMA */
1291                         }
1292                         break;
1293                 }
1294                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1295                 ret = 0;
1296         }
1297         if (locked)
1298                 up_read(&mm->mmap_sem);
1299         return ret;     /* 0 or negative error code */
1300 }
1301
1302 /**
1303  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1304  * @addr: user address
1305  *
1306  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1307  * to be freed afterwards by put_page().
1308  *
1309  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1310  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1311  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1312  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1313  *
1314  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1315  */
1316 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1317 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1318 {
1319         struct vm_area_struct *vma;
1320         struct page *page;
1321
1322         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1323                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1324                              NULL) < 1)
1325                 return NULL;
1326         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1327         return page;
1328 }
1329 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1330 #else /* CONFIG_MMU */
1331 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1332                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1333                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1334                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1335                 unsigned int foll_flags)
1336 {
1337         struct vm_area_struct *vma;
1338         unsigned long vm_flags;
1339         int i;
1340
1341         /* calculate required read or write permissions.
1342          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1343          */
1344         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1345                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1346         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1347                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1348
1349         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1350                 vma = find_vma(mm, start);
1351                 if (!vma)
1352                         goto finish_or_fault;
1353
1354                 /* protect what we can, including chardevs */
1355                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1356                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1357                         goto finish_or_fault;
1358
1359                 if (pages) {
1360                         pages[i] = virt_to_page(start);
1361                         if (pages[i])
1362                                 get_page(pages[i]);
1363                 }
1364                 if (vmas)
1365                         vmas[i] = vma;
1366                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1367         }
1368
1369         return i;
1370
1371 finish_or_fault:
1372         return i ? : -EFAULT;
1373 }
1374 #endif /* !CONFIG_MMU */
1375
1376 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1377 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1378 {
1379         long i;
1380         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1381
1382         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1383                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1384
1385                 if (vma == vma_prev)
1386                         continue;
1387
1388                 vma_prev = vma;
1389
1390                 if (vma_is_fsdax(vma))
1391                         return true;
1392         }
1393         return false;
1394 }
1395
1396 #ifdef CONFIG_CMA
1397 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1398 {
1399         /*
1400          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1401          * as the source page.
1402          */
1403         int nid = page_to_nid(page);
1404         /*
1405          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1406          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1407          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1408          * in some case these nodes will have really less non movable
1409          * allocation memory.
1410          */
1411         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1412
1413         if (PageHighMem(page))
1414                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1415
1416 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1417         if (PageHuge(page)) {
1418                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1419                 /*
1420                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1421                  * mostly be from the CMA region.
1422                  */
1423                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1424         }
1425 #endif
1426         if (PageTransHuge(page)) {
1427                 struct page *thp;
1428                 /*
1429                  * ignore allocation failure warnings
1430                  */
1431                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1432
1433                 /*
1434                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1435                  * CMA area again.
1436                  */
1437                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1438                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1439                 if (!thp)
1440                         return NULL;
1441                 prep_transhuge_page(thp);
1442                 return thp;
1443         }
1444
1445         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1446 }
1447
1448 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1449                                         struct mm_struct *mm,
1450                                         unsigned long start,
1451                                         unsigned long nr_pages,
1452                                         struct page **pages,
1453                                         struct vm_area_struct **vmas,
1454                                         unsigned int gup_flags)
1455 {
1456         unsigned long i;
1457         unsigned long step;
1458         bool drain_allow = true;
1459         bool migrate_allow = true;
1460         LIST_HEAD(cma_page_list);
1461
1462 check_again:
1463         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1464
1465                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1466
1467                 /*
1468                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1469                  * part.
1470                  */
1471                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1472                 /*
1473                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1474                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1475                  * of the CMA zone if possible.
1476                  */
1477                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1478                         if (PageHuge(head))
1479                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1480                         else {
1481                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1482                                         lru_add_drain_all();
1483                                         drain_allow = false;
1484                                 }
1485
1486                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1487                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1488                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1489                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1490                                                             page_is_file_cache(head),
1491                                                             hpage_nr_pages(head));
1492                                 }
1493                         }
1494                 }
1495
1496                 i += step;
1497         }
1498
1499         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1500                 /*
1501                  * drop the above get_user_pages reference.
1502                  */
1503                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1504                         put_page(pages[i]);
1505
1506                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1507                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1508                         /*
1509                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1510                          * without migration.
1511                          */
1512                         migrate_allow = false;
1513
1514                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1515                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1516                 }
1517                 /*
1518                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1519                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1520                  * earlier.
1521                  */
1522                 nr_pages = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1523                                                    pages, vmas, NULL,
1524                                                    gup_flags);
1525
1526                 if ((nr_pages > 0) && migrate_allow) {
1527                         drain_allow = true;
1528                         goto check_again;
1529                 }
1530         }
1531
1532         return nr_pages;
1533 }
1534 #else
1535 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1536                                         struct mm_struct *mm,
1537                                         unsigned long start,
1538                                         unsigned long nr_pages,
1539                                         struct page **pages,
1540                                         struct vm_area_struct **vmas,
1541                                         unsigned int gup_flags)
1542 {
1543         return nr_pages;
1544 }
1545 #endif /* CONFIG_CMA */
1546
1547 /*
1548  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1549  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1550  */
1551 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1552                                   struct mm_struct *mm,
1553                                   unsigned long start,
1554                                   unsigned long nr_pages,
1555                                   struct page **pages,
1556                                   struct vm_area_struct **vmas,
1557                                   unsigned int gup_flags)
1558 {
1559         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1560         unsigned long flags = 0;
1561         long rc, i;
1562
1563         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1564                 if (!pages)
1565                         return -EINVAL;
1566
1567                 if (!vmas_tmp) {
1568                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1569                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1570                                            GFP_KERNEL);
1571                         if (!vmas_tmp)
1572                                 return -ENOMEM;
1573                 }
1574                 flags = memalloc_nocma_save();
1575         }
1576
1577         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1578                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1579
1580         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1581                 memalloc_nocma_restore(flags);
1582                 if (rc < 0)
1583                         goto out;
1584
1585                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1586                         for (i = 0; i < rc; i++)
1587                                 put_page(pages[i]);
1588                         rc = -EOPNOTSUPP;
1589                         goto out;
1590                 }
1591
1592                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1593                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1594         }
1595
1596 out:
1597         if (vmas_tmp != vmas)
1598                 kfree(vmas_tmp);
1599         return rc;
1600 }
1601 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1602 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1603                                                   struct mm_struct *mm,
1604                                                   unsigned long start,
1605                                                   unsigned long nr_pages,
1606                                                   struct page **pages,
1607                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1608                                                   unsigned int flags)
1609 {
1610         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1611                                        NULL, flags);
1612 }
1613 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1614
1615 /*
1616  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1617  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1618  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1619  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1620  * FOLL_REMOTE in here.
1621  */
1622 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1623                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1624                 struct vm_area_struct **vmas)
1625 {
1626         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1627                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1628 }
1629 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1630
1631 /*
1632  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1633  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1634  * get_user_pages_unlocked().
1635  *
1636  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1637  *
1638  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1639  *      do_something()
1640  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1641  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1642  *
1643  *  to:
1644  *
1645  *      int locked = 1;
1646  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1647  *      do_something()
1648  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1649  *      if (locked)
1650  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1651  */
1652 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1653                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1654                            int *locked)
1655 {
1656         /*
1657          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1658          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1659          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1660          * disallow this option for now.
1661          */
1662         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1663                 return -EINVAL;
1664
1665         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1666                                        pages, NULL, locked,
1667                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1668 }
1669 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1670
1671 /*
1672  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1673  *
1674  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1675  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1676  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1677  *
1678  *  with:
1679  *
1680  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1681  *
1682  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1683  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1684  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1685  */
1686 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1687                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1688 {
1689         struct mm_struct *mm = current->mm;
1690         int locked = 1;
1691         long ret;
1692
1693         /*
1694          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1695          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1696          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1697          * disallow this option for now.
1698          */
1699         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1700                 return -EINVAL;
1701
1702         down_read(&mm->mmap_sem);
1703         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1704                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1705         if (locked)
1706                 up_read(&mm->mmap_sem);
1707         return ret;
1708 }
1709 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1710
1711 /*
1712  * Fast GUP
1713  *
1714  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1715  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1716  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1717  * block any THP splits.
1718  *
1719  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1720  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1721  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1722  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1723  *
1724  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1725  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1726  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1727  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1728  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1729  *
1730  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1731  * are currently made:
1732  *
1733  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1734  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1735  *
1736  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1737  *
1738  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1739  *
1740  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1741  *
1742  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1743  */
1744 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1745 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1746 /*
1747  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1748  *
1749  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1750  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1751  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1752  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1753  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1754  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1755  * that we are blocking by holding interrupts off.
1756  *
1757  * Setting ptes from not present to present goes:
1758  *
1759  *   ptep->pte_high = h;
1760  *   smp_wmb();
1761  *   ptep->pte_low = l;
1762  *
1763  * And present to not present goes:
1764  *
1765  *   ptep->pte_low = 0;
1766  *   smp_wmb();
1767  *   ptep->pte_high = 0;
1768  *
1769  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1770  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1771  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1772  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1773  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1774  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1775  * operates on present ptes we're safe.
1776  */
1777 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1778 {
1779         pte_t pte;
1780
1781         do {
1782                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1783                 smp_rmb();
1784                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1785                 smp_rmb();
1786         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1787
1788         return pte;
1789 }
1790 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1791 /*
1792  * We require that the PTE can be read atomically.
1793  */
1794 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1795 {
1796         return READ_ONCE(*ptep);
1797 }
1798 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1799
1800 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
1801                                             struct page **pages)
1802 {
1803         while ((*nr) - nr_start) {
1804                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1805
1806                 ClearPageReferenced(page);
1807                 put_page(page);
1808         }
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1813  * or NULL if that failed.
1814  */
1815 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1816 {
1817         struct page *head = compound_head(page);
1818         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1819                 return NULL;
1820         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1821                 return NULL;
1822         return head;
1823 }
1824
1825 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1826 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1827                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1828 {
1829         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1830         int nr_start = *nr, ret = 0;
1831         pte_t *ptep, *ptem;
1832
1833         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1834         do {
1835                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1836                 struct page *head, *page;
1837
1838                 /*
1839                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1840                  * path using the pte_protnone check.
1841                  */
1842                 if (pte_protnone(pte))
1843                         goto pte_unmap;
1844
1845                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1846                         goto pte_unmap;
1847
1848                 if (pte_devmap(pte)) {
1849                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1850                                 goto pte_unmap;
1851
1852                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1853                         if (unlikely(!pgmap)) {
1854                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1855                                 goto pte_unmap;
1856                         }
1857                 } else if (pte_special(pte))
1858                         goto pte_unmap;
1859
1860                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1861                 page = pte_page(pte);
1862
1863                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1864                 if (!head)
1865                         goto pte_unmap;
1866
1867                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1868                         put_page(head);
1869                         goto pte_unmap;
1870                 }
1871
1872                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1873
1874                 SetPageReferenced(page);
1875                 pages[*nr] = page;
1876                 (*nr)++;
1877
1878         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1879
1880         ret = 1;
1881
1882 pte_unmap:
1883         if (pgmap)
1884                 put_dev_pagemap(pgmap);
1885         pte_unmap(ptem);
1886         return ret;
1887 }
1888 #else
1889
1890 /*
1891  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1892  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1893  * to be special.
1894  *
1895  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1896  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1897  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1898  */
1899 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1900                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1901 {
1902         return 0;
1903 }
1904 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1905
1906 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1907 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1908                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1909 {
1910         int nr_start = *nr;
1911         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1912
1913         do {
1914                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1915
1916                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1917                 if (unlikely(!pgmap)) {
1918                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1919                         return 0;
1920                 }
1921                 SetPageReferenced(page);
1922                 pages[*nr] = page;
1923                 get_page(page);
1924                 (*nr)++;
1925                 pfn++;
1926         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1927
1928         if (pgmap)
1929                 put_dev_pagemap(pgmap);
1930         return 1;
1931 }
1932
1933 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1934                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1935 {
1936         unsigned long fault_pfn;
1937         int nr_start = *nr;
1938
1939         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1940         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1941                 return 0;
1942
1943         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1944                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1945                 return 0;
1946         }
1947         return 1;
1948 }
1949
1950 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1951                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1952 {
1953         unsigned long fault_pfn;
1954         int nr_start = *nr;
1955
1956         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1957         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1958                 return 0;
1959
1960         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1961                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1962                 return 0;
1963         }
1964         return 1;
1965 }
1966 #else
1967 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1968                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1969 {
1970         BUILD_BUG();
1971         return 0;
1972 }
1973
1974 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1975                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1976 {
1977         BUILD_BUG();
1978         return 0;
1979 }
1980 #endif
1981
1982 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
1983 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
1984                                       unsigned long sz)
1985 {
1986         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
1987         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
1988 }
1989
1990 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1991                        unsigned long end, unsigned int flags,
1992                        struct page **pages, int *nr)
1993 {
1994         unsigned long pte_end;
1995         struct page *head, *page;
1996         pte_t pte;
1997         int refs;
1998
1999         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2000         if (pte_end < end)
2001                 end = pte_end;
2002
2003         pte = READ_ONCE(*ptep);
2004
2005         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2006                 return 0;
2007
2008         /* hugepages are never "special" */
2009         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2010
2011         refs = 0;
2012         head = pte_page(pte);
2013
2014         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2015         do {
2016                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
2017                 pages[*nr] = page;
2018                 (*nr)++;
2019                 page++;
2020                 refs++;
2021         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2022
2023         head = try_get_compound_head(head, refs);
2024         if (!head) {
2025                 *nr -= refs;
2026                 return 0;
2027         }
2028
2029         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2030                 /* Could be optimized better */
2031                 *nr -= refs;
2032                 while (refs--)
2033                         put_page(head);
2034                 return 0;
2035         }
2036
2037         SetPageReferenced(head);
2038         return 1;
2039 }
2040
2041 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2042                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2043                 struct page **pages, int *nr)
2044 {
2045         pte_t *ptep;
2046         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2047         unsigned long next;
2048
2049         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2050         do {
2051                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2052                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2053                         return 0;
2054         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2055
2056         return 1;
2057 }
2058 #else
2059 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2060                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2061                 struct page **pages, int *nr)
2062 {
2063         return 0;
2064 }
2065 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2066
2067 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2068                         unsigned long end, unsigned int flags,
2069                         struct page **pages, int *nr)
2070 {
2071         struct page *head, *page;
2072         int refs;
2073
2074         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2075                 return 0;
2076
2077         if (pmd_devmap(orig)) {
2078                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2079                         return 0;
2080                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2081         }
2082
2083         refs = 0;
2084         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2085         do {
2086                 pages[*nr] = page;
2087                 (*nr)++;
2088                 page++;
2089                 refs++;
2090         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2091
2092         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2093         if (!head) {
2094                 *nr -= refs;
2095                 return 0;
2096         }
2097
2098         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2099                 *nr -= refs;
2100                 while (refs--)
2101                         put_page(head);
2102                 return 0;
2103         }
2104
2105         SetPageReferenced(head);
2106         return 1;
2107 }
2108
2109 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2110                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2111 {
2112         struct page *head, *page;
2113         int refs;
2114
2115         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2116                 return 0;
2117
2118         if (pud_devmap(orig)) {
2119                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2120                         return 0;
2121                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2122         }
2123
2124         refs = 0;
2125         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2126         do {
2127                 pages[*nr] = page;
2128                 (*nr)++;
2129                 page++;
2130                 refs++;
2131         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2132
2133         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2134         if (!head) {
2135                 *nr -= refs;
2136                 return 0;
2137         }
2138
2139         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2140                 *nr -= refs;
2141                 while (refs--)
2142                         put_page(head);
2143                 return 0;
2144         }
2145
2146         SetPageReferenced(head);
2147         return 1;
2148 }
2149
2150 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2151                         unsigned long end, unsigned int flags,
2152                         struct page **pages, int *nr)
2153 {
2154         int refs;
2155         struct page *head, *page;
2156
2157         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2158                 return 0;
2159
2160         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2161         refs = 0;
2162         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2163         do {
2164                 pages[*nr] = page;
2165                 (*nr)++;
2166                 page++;
2167                 refs++;
2168         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2169
2170         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2171         if (!head) {
2172                 *nr -= refs;
2173                 return 0;
2174         }
2175
2176         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2177                 *nr -= refs;
2178                 while (refs--)
2179                         put_page(head);
2180                 return 0;
2181         }
2182
2183         SetPageReferenced(head);
2184         return 1;
2185 }
2186
2187 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2188                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2189 {
2190         unsigned long next;
2191         pmd_t *pmdp;
2192
2193         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2194         do {
2195                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2196
2197                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2198                 if (!pmd_present(pmd))
2199                         return 0;
2200
2201                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2202                              pmd_devmap(pmd))) {
2203                         /*
2204                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2205                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2206                          * can be serialised against THP migration.
2207                          */
2208                         if (pmd_protnone(pmd))
2209                                 return 0;
2210
2211                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2212                                 pages, nr))
2213                                 return 0;
2214
2215                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2216                         /*
2217                          * architecture have different format for hugetlbfs
2218                          * pmd format and THP pmd format
2219                          */
2220                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2221                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2222                                 return 0;
2223                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2224                         return 0;
2225         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2226
2227         return 1;
2228 }
2229
2230 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2231                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2232 {
2233         unsigned long next;
2234         pud_t *pudp;
2235
2236         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2237         do {
2238                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2239
2240                 next = pud_addr_end(addr, end);
2241                 if (pud_none(pud))
2242                         return 0;
2243                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2244                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2245                                           pages, nr))
2246                                 return 0;
2247                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2248                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2249                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2250                                 return 0;
2251                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2252                         return 0;
2253         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2254
2255         return 1;
2256 }
2257
2258 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2259                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2260 {
2261         unsigned long next;
2262         p4d_t *p4dp;
2263
2264         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2265         do {
2266                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2267
2268                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2269                 if (p4d_none(p4d))
2270                         return 0;
2271                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2272                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2273                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2274                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2275                                 return 0;
2276                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2277                         return 0;
2278         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2279
2280         return 1;
2281 }
2282
2283 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2284                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2285 {
2286         unsigned long next;
2287         pgd_t *pgdp;
2288
2289         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2290         do {
2291                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2292
2293                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2294                 if (pgd_none(pgd))
2295                         return;
2296                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2297                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2298                                           pages, nr))
2299                                 return;
2300                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2301                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2302                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2303                                 return;
2304                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2305                         return;
2306         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2307 }
2308 #else
2309 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2310                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2311 {
2312 }
2313 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2314
2315 #ifndef gup_fast_permitted
2316 /*
2317  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2318  * we need to fall back to the slow version:
2319  */
2320 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2321 {
2322         return true;
2323 }
2324 #endif
2325
2326 /*
2327  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2328  * the regular GUP.
2329  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2330  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2331  *
2332  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2333  * pages pinned.
2334  *
2335  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2336  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2337  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2338  */
2339 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2340                           struct page **pages)
2341 {
2342         unsigned long len, end;
2343         unsigned long flags;
2344         int nr = 0;
2345
2346         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2347         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2348         end = start + len;
2349
2350         if (end <= start)
2351                 return 0;
2352         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2353                 return 0;
2354
2355         /*
2356          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2357          * interrupts disabled by get_futex_key.
2358          *
2359          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2360          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2361          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2362          *
2363          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2364          * block IPIs that come from THPs splitting.
2365          *
2366          * NOTE! We allow read-only gup_fast() here, but you'd better be
2367          * careful about possible COW pages. You'll get _a_ COW page, but
2368          * not necessarily the one you intended to get depending on what
2369          * COW event happens after this. COW may break the page copy in a
2370          * random direction.
2371          */
2372
2373         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2374             gup_fast_permitted(start, end)) {
2375                 local_irq_save(flags);
2376                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2377                 local_irq_restore(flags);
2378         }
2379
2380         return nr;
2381 }
2382 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2383
2384 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2385                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2386 {
2387         int ret;
2388
2389         /*
2390          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2391          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2392          */
2393         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2394                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2395                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2396                                             start, nr_pages,
2397                                             pages, NULL, gup_flags);
2398                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2399         } else {
2400                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2401                                               pages, gup_flags);
2402         }
2403
2404         return ret;
2405 }
2406
2407 /**
2408  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2409  * @start:      starting user address
2410  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2411  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2412  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2413  *              Should be at least nr_pages long.
2414  *
2415  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2416  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2417  * calling get_user_pages().
2418  *
2419  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2420  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2421  * were pinned, returns -errno.
2422  */
2423 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2424                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2425 {
2426         unsigned long addr, len, end;
2427         int nr = 0, ret = 0;
2428
2429         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2430                                        FOLL_FORCE)))
2431                 return -EINVAL;
2432
2433         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2434         addr = start;
2435         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2436         end = start + len;
2437
2438         if (end <= start)
2439                 return 0;
2440         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2441                 return -EFAULT;
2442
2443         /*
2444          * The FAST_GUP case requires FOLL_WRITE even for pure reads,
2445          * because get_user_pages() may need to cause an early COW in
2446          * order to avoid confusing the normal COW routines. So only
2447          * targets that are already writable are safe to do by just
2448          * looking at the page tables.
2449          */
2450         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2451             gup_fast_permitted(start, end)) {
2452                 local_irq_disable();
2453                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags | FOLL_WRITE, pages, &nr);
2454                 local_irq_enable();
2455                 ret = nr;
2456         }
2457
2458         if (nr < nr_pages) {
2459                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2460                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2461                 pages += nr;
2462
2463                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2464                                               gup_flags, pages);
2465
2466                 /* Have to be a bit careful with return values */
2467                 if (nr > 0) {
2468                         if (ret < 0)
2469                                 ret = nr;
2470                         else
2471                                 ret += nr;
2472                 }
2473         }
2474
2475         return ret;
2476 }
2477 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);