mm/gup.c

   1 #include <linux/kernel.h>
   2 #include <linux/errno.h>
   3 #include <linux/err.h>
   4 #include <linux/spinlock.h>
   5
   6 #include <linux/mm.h>
   7 #include <linux/memremap.h>
   8 #include <linux/pagemap.h>
   9 #include <linux/rmap.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/swapops.h>
  12
  13 #include <linux/sched/signal.h>
  14 #include <linux/rwsem.h>
  15 #include <linux/hugetlb.h>
  16
  17 #include <asm/mmu_context.h>
  18 #include <asm/pgtable.h>
  19 #include <asm/tlbflush.h>
  20
  21 #include "internal.h"
  22
  23 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
  24                 unsigned int flags)
  25 {
  26         /*
  27          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
  28          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
  29          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
  30          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
  31          * But we can only make this optimization where a hole would surely
  32          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
  33          */
  34         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
  35                 return ERR_PTR(-EFAULT);
  36         return NULL;
  37 }
  38
  39 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  40                 pte_t *pte, unsigned int flags)
  41 {
  42         /* No page to get reference */
  43         if (flags & FOLL_GET)
  44                 return -EFAULT;
  45
  46         if (flags & FOLL_TOUCH) {
  47                 pte_t entry = *pte;
  48
  49                 if (flags & FOLL_WRITE)
  50                         entry = pte_mkdirty(entry);
  51                 entry = pte_mkyoung(entry);
  52
  53                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
  54                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
  55                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
  56                 }
  57         }
  58
  59         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
  60         return -EEXIST;
  61 }
  62
  63 /*
  64  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
  65  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
  66  */
  67 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
  68 {
  69         return pte_write(pte) ||
  70                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
  71 }
  72
  73 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
  74                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags)
  75 {
  76         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  77         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
  78         struct page *page;
  79         spinlock_t *ptl;
  80         pte_t *ptep, pte;
  81
  82 retry:
  83         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
  84                 return no_page_table(vma, flags);
  85
  86         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
  87         pte = *ptep;
  88         if (!pte_present(pte)) {
  89                 swp_entry_t entry;
  90                 /*
  91                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
  92                  * even while it is being migrated, so for that case we
  93                  * need migration_entry_wait().
  94                  */
  95                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
  96                         goto no_page;
  97                 if (pte_none(pte))
  98                         goto no_page;
  99                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
 100                 if (!is_migration_entry(entry))
 101                         goto no_page;
 102                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 103                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
 104                 goto retry;
 105         }
 106         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
 107                 goto no_page;
 108         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
 109                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 110                 return NULL;
 111         }
 112
 113         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
 114         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
 115                 /*
 116                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
 117                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
 118                  */
 119                 pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), NULL);
 120                 if (pgmap)
 121                         page = pte_page(pte);
 122                 else
 123                         goto no_page;
 124         } else if (unlikely(!page)) {
 125                 if (flags & FOLL_DUMP) {
 126                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
 127                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
 128                         goto out;
 129                 }
 130
 131                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
 132                         page = pte_page(pte);
 133                 } else {
 134                         int ret;
 135
 136                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
 137                         page = ERR_PTR(ret);
 138                         goto out;
 139                 }
 140         }
 141
 142         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
 143                 int ret;
 144                 get_page(page);
 145                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 146                 lock_page(page);
 147                 ret = split_huge_page(page);
 148                 unlock_page(page);
 149                 put_page(page);
 150                 if (ret)
 151                         return ERR_PTR(ret);
 152                 goto retry;
 153         }
 154
 155         if (flags & FOLL_GET) {
 156                 get_page(page);
 157
 158                 /* drop the pgmap reference now that we hold the page */
 159                 if (pgmap) {
 160                         put_dev_pagemap(pgmap);
 161                         pgmap = NULL;
 162                 }
 163         }
 164         if (flags & FOLL_TOUCH) {
 165                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
 166                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
 167                         set_page_dirty(page);
 168                 /*
 169                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
 170                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
 171                  * mark_page_accessed().
 172                  */
 173                 mark_page_accessed(page);
 174         }
 175         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
 176                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
 177                 if (PageTransCompound(page))
 178                         goto out;
 179
 180                 /*
 181                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
 182                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
 183                  * which might bounce very badly if there is contention.
 184                  *
 185                  * If the page is already locked, we don't need to
 186                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
 187                  * when it attempts to reclaim the page.
 188                  */
 189                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
 190                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
 191                         /*
 192                          * Because we lock page here, and migration is
 193                          * blocked by the pte's page reference, and we
 194                          * know the page is still mapped, we don't even
 195                          * need to check for file-cache page truncation.
 196                          */
 197                         mlock_vma_page(page);
 198                         unlock_page(page);
 199                 }
 200         }
 201 out:
 202         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 203         return page;
 204 no_page:
 205         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 206         if (!pte_none(pte))
 207                 return NULL;
 208         return no_page_table(vma, flags);
 209 }
 210
 211 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
 212                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
 213                                     unsigned int flags, unsigned int *page_mask)
 214 {
 215         pmd_t *pmd;
 216         spinlock_t *ptl;
 217         struct page *page;
 218         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 219
 220         pmd = pmd_offset(pudp, address);
 221         if (pmd_none(*pmd))
 222                 return no_page_table(vma, flags);
 223         if (pmd_huge(*pmd) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
 224                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
 225                 if (page)
 226                         return page;
 227                 return no_page_table(vma, flags);
 228         }
 229         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(*pmd)))) {
 230                 page = follow_huge_pd(vma, address,
 231                                       __hugepd(pmd_val(*pmd)), flags,
 232                                       PMD_SHIFT);
 233                 if (page)
 234                         return page;
 235                 return no_page_table(vma, flags);
 236         }
 237 retry:
 238         if (!pmd_present(*pmd)) {
 239                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
 240                         return no_page_table(vma, flags);
 241                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
 242                                   !is_pmd_migration_entry(*pmd));
 243                 if (is_pmd_migration_entry(*pmd))
 244                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
 245                 goto retry;
 246         }
 247         if (pmd_devmap(*pmd)) {
 248                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 249                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags);
 250                 spin_unlock(ptl);
 251                 if (page)
 252                         return page;
 253         }
 254         if (likely(!pmd_trans_huge(*pmd)))
 255                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags);
 256
 257         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(*pmd))
 258                 return no_page_table(vma, flags);
 259
 260 retry_locked:
 261         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 262         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
 263                 spin_unlock(ptl);
 264                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
 265                         return no_page_table(vma, flags);
 266                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
 267                 goto retry_locked;
 268         }
 269         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
 270                 spin_unlock(ptl);
 271                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags);
 272         }
 273         if (flags & FOLL_SPLIT) {
 274                 int ret;
 275                 page = pmd_page(*pmd);
 276                 if (is_huge_zero_page(page)) {
 277                         spin_unlock(ptl);
 278                         ret = 0;
 279                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
 280                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
 281                                 ret = -EBUSY;
 282                 } else {
 283                         get_page(page);
 284                         spin_unlock(ptl);
 285                         lock_page(page);
 286                         ret = split_huge_page(page);
 287                         unlock_page(page);
 288                         put_page(page);
 289                         if (pmd_none(*pmd))
 290                                 return no_page_table(vma, flags);
 291                 }
 292
 293                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
 294                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags);
 295         }
 296         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
 297         spin_unlock(ptl);
 298         *page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
 299         return page;
 300 }
 301
 302
 303 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
 304                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
 305                                     unsigned int flags, unsigned int *page_mask)
 306 {
 307         pud_t *pud;
 308         spinlock_t *ptl;
 309         struct page *page;
 310         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 311
 312         pud = pud_offset(p4dp, address);
 313         if (pud_none(*pud))
 314                 return no_page_table(vma, flags);
 315         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
 316                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
 317                 if (page)
 318                         return page;
 319                 return no_page_table(vma, flags);
 320         }
 321         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
 322                 page = follow_huge_pd(vma, address,
 323                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
 324                                       PUD_SHIFT);
 325                 if (page)
 326                         return page;
 327                 return no_page_table(vma, flags);
 328         }
 329         if (pud_devmap(*pud)) {
 330                 ptl = pud_lock(mm, pud);
 331                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags);
 332                 spin_unlock(ptl);
 333                 if (page)
 334                         return page;
 335         }
 336         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
 337                 return no_page_table(vma, flags);
 338
 339         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, page_mask);
 340 }
 341
 342
 343 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
 344                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
 345                                     unsigned int flags, unsigned int *page_mask)
 346 {
 347         p4d_t *p4d;
 348         struct page *page;
 349
 350         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
 351         if (p4d_none(*p4d))
 352                 return no_page_table(vma, flags);
 353         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
 354         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
 355                 return no_page_table(vma, flags);
 356
 357         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
 358                 page = follow_huge_pd(vma, address,
 359                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
 360                                       P4D_SHIFT);
 361                 if (page)
 362                         return page;
 363                 return no_page_table(vma, flags);
 364         }
 365         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, page_mask);
 366 }
 367
 368 /**
 369  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
 370  * @vma: vm_area_struct mapping @address
 371  * @address: virtual address to look up
 372  * @flags: flags modifying lookup behaviour
 373  * @page_mask: on output, *page_mask is set according to the size of the page
 374  *
 375  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
 376  *
 377  * Returns the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
 378  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
 379  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
 380  */
 381 struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
 382                               unsigned long address, unsigned int flags,
 383                               unsigned int *page_mask)
 384 {
 385         pgd_t *pgd;
 386         struct page *page;
 387         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 388
 389         *page_mask = 0;
 390
 391         /* make this handle hugepd */
 392         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
 393         if (!IS_ERR(page)) {
 394                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
 395                 return page;
 396         }
 397
 398         pgd = pgd_offset(mm, address);
 399
 400         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
 401                 return no_page_table(vma, flags);
 402
 403         if (pgd_huge(*pgd)) {
 404                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
 405                 if (page)
 406                         return page;
 407                 return no_page_table(vma, flags);
 408         }
 409         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
 410                 page = follow_huge_pd(vma, address,
 411                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
 412                                       PGDIR_SHIFT);
 413                 if (page)
 414                         return page;
 415                 return no_page_table(vma, flags);
 416         }
 417
 418         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, page_mask);
 419 }
 420
 421 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 422                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
 423                 struct page **page)
 424 {
 425         pgd_t *pgd;
 426         p4d_t *p4d;
 427         pud_t *pud;
 428         pmd_t *pmd;
 429         pte_t *pte;
 430         int ret = -EFAULT;
 431
 432         /* user gate pages are read-only */
 433         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
 434                 return -EFAULT;
 435         if (address > TASK_SIZE)
 436                 pgd = pgd_offset_k(address);
 437         else
 438                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
 439         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 440         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 441         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 442         pud = pud_offset(p4d, address);
 443         BUG_ON(pud_none(*pud));
 444         pmd = pmd_offset(pud, address);
 445         if (!pmd_present(*pmd))
 446                 return -EFAULT;
 447         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
 448         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 449         if (pte_none(*pte))
 450                 goto unmap;
 451         *vma = get_gate_vma(mm);
 452         if (!page)
 453                 goto out;
 454         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
 455         if (!*page) {
 456                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
 457                         goto unmap;
 458                 *page = pte_page(*pte);
 459
 460                 /*
 461                  * This should never happen (a device public page in the gate
 462                  * area).
 463                  */
 464                 if (is_device_public_page(*page))
 465                         goto unmap;
 466         }
 467         get_page(*page);
 468 out:
 469         ret = 0;
 470 unmap:
 471         pte_unmap(pte);
 472         return ret;
 473 }
 474
 475 /*
 476  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
 477  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
 478  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
 479  */
 480 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
 481                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
 482 {
 483         unsigned int fault_flags = 0;
 484         int ret;
 485
 486         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
 487         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
 488                 return -ENOENT;
 489         if (*flags & FOLL_WRITE)
 490                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 491         if (*flags & FOLL_REMOTE)
 492                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
 493         if (nonblocking)
 494                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 495         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
 496                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 497         if (*flags & FOLL_TRIED) {
 498                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
 499                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 500         }
 501
 502         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
 503         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
 504                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
 505
 506                 if (err)
 507                         return err;
 508                 BUG();
 509         }
 510
 511         if (tsk) {
 512                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
 513                         tsk->maj_flt++;
 514                 else
 515                         tsk->min_flt++;
 516         }
 517
 518         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
 519                 if (nonblocking)
 520                         *nonblocking = 0;
 521                 return -EBUSY;
 522         }
 523
 524         /*
 525          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
 526          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
 527          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
 528          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
 529          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
 530          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
 531          * reCOWed by userspace write).
 532          */
 533         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 534                 *flags |= FOLL_COW;
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
 539 {
 540         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
 541         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
 542         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
 543
 544         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
 545                 return -EFAULT;
 546
 547         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
 548                 return -EFAULT;
 549
 550         if (write) {
 551                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
 552                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
 553                                 return -EFAULT;
 554                         /*
 555                          * We used to let the write,force case do COW in a
 556                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
 557                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
 558                          * executable, without corrupting the file (yet only
 559                          * when that file had been opened for writing!).
 560                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
 561                          * just reject it.
 562                          */
 563                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
 564                                 return -EFAULT;
 565                 }
 566         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
 567                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
 568                         return -EFAULT;
 569                 /*
 570                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
 571                  * have VM_MAYREAD set?
 572                  */
 573                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
 574                         return -EFAULT;
 575         }
 576         /*
 577          * gups are always data accesses, not instruction
 578          * fetches, so execute=false here
 579          */
 580         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
 581                 return -EFAULT;
 582         return 0;
 583 }
 584
 585 /**
 586  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
 587  * @tsk:        task_struct of target task
 588  * @mm:         mm_struct of target mm
 589  * @start:      starting user address
 590  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
 591  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
 592  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 593  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
 594  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
 595  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
 596  *              Or NULL if the caller does not require them.
 597  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
 598  *
 599  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 600  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 601  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 602  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
 603  * remain valid while mmap_sem is held.
 604  *
 605  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
 606  *
 607  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
 608  * each struct page that each user address corresponds to at a given
 609  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
 610  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
 611  *
 612  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
 613  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
 614  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
 615  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
 616  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
 617  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
 618  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
 619  * locks can't be held over the syscall boundary.
 620  *
 621  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
 622  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
 623  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
 624  * before put_page is called.
 625  *
 626  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
 627  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
 628  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
 629  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
 630  * this case.
 631  *
 632  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
 633  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
 634  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
 635  * reading or writing and will not be released.
 636  *
 637  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
 638  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
 639  * you need some special @gup_flags.
 640  */
 641 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
 642                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 643                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
 644                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
 645 {
 646         long i = 0;
 647         unsigned int page_mask;
 648         struct vm_area_struct *vma = NULL;
 649
 650         if (!nr_pages)
 651                 return 0;
 652
 653         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
 654
 655         /*
 656          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
 657          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
 658          * using the address space
 659          */
 660         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
 661                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
 662
 663         do {
 664                 struct page *page;
 665                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
 666                 unsigned int page_increm;
 667
 668                 /* first iteration or cross vma bound */
 669                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
 670                         vma = find_extend_vma(mm, start);
 671                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
 672                                 int ret;
 673                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
 674                                                 gup_flags, &vma,
 675                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
 676                                 if (ret)
 677                                         return i ? : ret;
 678                                 page_mask = 0;
 679                                 goto next_page;
 680                         }
 681
 682                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags))
 683                                 return i ? : -EFAULT;
 684                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
 685                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
 686                                                 &start, &nr_pages, i,
 687                                                 gup_flags, nonblocking);
 688                                 continue;
 689                         }
 690                 }
 691 retry:
 692                 /*
 693                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
 694                  * potentially allocating memory.
 695                  */
 696                 if (unlikely(fatal_signal_pending(current)))
 697                         return i ? i : -ERESTARTSYS;
 698                 cond_resched();
 699                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &page_mask);
 700                 if (!page) {
 701                         int ret;
 702                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
 703                                         nonblocking);
 704                         switch (ret) {
 705                         case 0:
 706                                 goto retry;
 707                         case -EFAULT:
 708                         case -ENOMEM:
 709                         case -EHWPOISON:
 710                                 return i ? i : ret;
 711                         case -EBUSY:
 712                                 return i;
 713                         case -ENOENT:
 714                                 goto next_page;
 715                         }
 716                         BUG();
 717                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
 718                         /*
 719                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
 720                          * struct page.
 721                          */
 722                         goto next_page;
 723                 } else if (IS_ERR(page)) {
 724                         return i ? i : PTR_ERR(page);
 725                 }
 726                 if (pages) {
 727                         pages[i] = page;
 728                         flush_anon_page(vma, page, start);
 729                         flush_dcache_page(page);
 730                         page_mask = 0;
 731                 }
 732 next_page:
 733                 if (vmas) {
 734                         vmas[i] = vma;
 735                         page_mask = 0;
 736                 }
 737                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & page_mask);
 738                 if (page_increm > nr_pages)
 739                         page_increm = nr_pages;
 740                 i += page_increm;
 741                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
 742                 nr_pages -= page_increm;
 743         } while (nr_pages);
 744         return i;
 745 }
 746
 747 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
 748                               unsigned int fault_flags)
 749 {
 750         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
 751         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
 752         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
 753
 754         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
 755                 return false;
 756
 757         /*
 758          * The architecture might have a hardware protection
 759          * mechanism other than read/write that can deny access.
 760          *
 761          * gup always represents data access, not instruction
 762          * fetches, so execute=false here:
 763          */
 764         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
 765                 return false;
 766
 767         return true;
 768 }
 769
 770 /*
 771  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
 772  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
 773  *              NULL if faults are not to be recorded.
 774  * @mm:         mm_struct of target mm
 775  * @address:    user address
 776  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
 777  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
 778  *              does not allow retry
 779  *
 780  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
 781  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
 782  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
 783  * trying again.
 784  *
 785  * Typically this is meant to be used by the futex code.
 786  *
 787  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
 788  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
 789  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
 790  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
 791  *
 792  * This is important for some architectures where those bits also gate the
 793  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
 794  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
 795  * succeed.
 796  *
 797  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
 798  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
 799  */
 800 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
 801                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
 802                      bool *unlocked)
 803 {
 804         struct vm_area_struct *vma;
 805         int ret, major = 0;
 806
 807         if (unlocked)
 808                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 809
 810 retry:
 811         vma = find_extend_vma(mm, address);
 812         if (!vma || address < vma->vm_start)
 813                 return -EFAULT;
 814
 815         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
 816                 return -EFAULT;
 817
 818         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
 819         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
 820         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
 821                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
 822
 823                 if (err)
 824                         return err;
 825                 BUG();
 826         }
 827
 828         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
 829                 down_read(&mm->mmap_sem);
 830                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
 831                         *unlocked = true;
 832                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 833                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 834                         goto retry;
 835                 }
 836         }
 837
 838         if (tsk) {
 839                 if (major)
 840                         tsk->maj_flt++;
 841                 else
 842                         tsk->min_flt++;
 843         }
 844         return 0;
 845 }
 846 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
 847
 848 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
 849                                                 struct mm_struct *mm,
 850                                                 unsigned long start,
 851                                                 unsigned long nr_pages,
 852                                                 struct page **pages,
 853                                                 struct vm_area_struct **vmas,
 854                                                 int *locked, bool notify_drop,
 855                                                 unsigned int flags)
 856 {
 857         long ret, pages_done;
 858         bool lock_dropped;
 859
 860         if (locked) {
 861                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
 862                 BUG_ON(vmas);
 863                 /* check caller initialized locked */
 864                 BUG_ON(*locked != 1);
 865         }
 866
 867         if (pages)
 868                 flags |= FOLL_GET;
 869
 870         pages_done = 0;
 871         lock_dropped = false;
 872         for (;;) {
 873                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
 874                                        vmas, locked);
 875                 if (!locked)
 876                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
 877                         return ret;
 878
 879                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
 880                 if (!*locked) {
 881                         BUG_ON(ret < 0);
 882                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
 883                 }
 884
 885                 if (!pages)
 886                         /* If it's a prefault don't insist harder */
 887                         return ret;
 888
 889                 if (ret > 0) {
 890                         nr_pages -= ret;
 891                         pages_done += ret;
 892                         if (!nr_pages)
 893                                 break;
 894                 }
 895                 if (*locked) {
 896                         /* VM_FAULT_RETRY didn't trigger */
 897                         if (!pages_done)
 898                                 pages_done = ret;
 899                         break;
 900                 }
 901                 /* VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset */
 902                 pages += ret;
 903                 start += ret << PAGE_SHIFT;
 904
 905                 /*
 906                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
 907                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
 908                  * FAULT_FLAG_TRIED.
 909                  */
 910                 *locked = 1;
 911                 lock_dropped = true;
 912                 down_read(&mm->mmap_sem);
 913                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
 914                                        pages, NULL, NULL);
 915                 if (ret != 1) {
 916                         BUG_ON(ret > 1);
 917                         if (!pages_done)
 918                                 pages_done = ret;
 919                         break;
 920                 }
 921                 nr_pages--;
 922                 pages_done++;
 923                 if (!nr_pages)
 924                         break;
 925                 pages++;
 926                 start += PAGE_SIZE;
 927         }
 928         if (notify_drop && lock_dropped && *locked) {
 929                 /*
 930                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
 931                  * and so the critical section protected by it was lost.
 932                  */
 933                 up_read(&mm->mmap_sem);
 934                 *locked = 0;
 935         }
 936         return pages_done;
 937 }
 938
 939 /*
 940  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
 941  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
 942  * get_user_pages_unlocked().
 943  *
 944  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
 945  *
 946  *      down_read(&mm->mmap_sem);
 947  *      do_something()
 948  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
 949  *      up_read(&mm->mmap_sem);
 950  *
 951  *  to:
 952  *
 953  *      int locked = 1;
 954  *      down_read(&mm->mmap_sem);
 955  *      do_something()
 956  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
 957  *      if (locked)
 958  *          up_read(&mm->mmap_sem);
 959  */
 960 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 961                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
 962                            int *locked)
 963 {
 964         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
 965                                        pages, NULL, locked, true,
 966                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
 967 }
 968 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
 969
 970 /*
 971  * Same as get_user_pages_unlocked(...., FOLL_TOUCH) but it allows for
 972  * tsk, mm to be specified.
 973  *
 974  * NOTE: here FOLL_TOUCH is not set implicitly and must be set by the
 975  * caller if required (just like with __get_user_pages). "FOLL_GET"
 976  * is set implicitly if "pages" is non-NULL.
 977  */
 978 static __always_inline long __get_user_pages_unlocked(struct task_struct *tsk,
 979                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
 980                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
 981                 unsigned int gup_flags)
 982 {
 983         long ret;
 984         int locked = 1;
 985
 986         down_read(&mm->mmap_sem);
 987         ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
 988                                       &locked, false, gup_flags);
 989         if (locked)
 990                 up_read(&mm->mmap_sem);
 991         return ret;
 992 }
 993
 994 /*
 995  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
 996  *
 997  *      down_read(&mm->mmap_sem);
 998  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
 999  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1000  *
1001  *  with:
1002  *
1003  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1004  *
1005  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1006  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1007  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1008  */
1009 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1010                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1011 {
1012         return __get_user_pages_unlocked(current, current->mm, start, nr_pages,
1013                                          pages, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1014 }
1015 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1016
1017 /*
1018  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1019  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1020  *              NULL if faults are not to be recorded.
1021  * @mm:         mm_struct of target mm
1022  * @start:      starting user address
1023  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1024  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1025  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1026  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1027  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1028  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1029  *              Or NULL if the caller does not require them.
1030  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1031  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1032  *              utilised. Lock must initially be held.
1033  *
1034  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1035  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1036  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1037  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1038  * remain valid while mmap_sem is held.
1039  *
1040  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1041  *
1042  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1043  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1044  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1045  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1046  *
1047  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1048  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1049  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1050  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1051  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1052  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1053  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1054  * locks can't be held over the syscall boundary.
1055  *
1056  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1057  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1058  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1059  *
1060  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1061  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1062  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1063  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1064  * use the correct cache flushing APIs.
1065  *
1066  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1067  *
1068  * get_user_pages should be phased out in favor of
1069  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1070  * should use get_user_pages because it cannot pass
1071  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1072  */
1073 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1074                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1075                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1076                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1077 {
1078         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1079                                        locked, true,
1080                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1081 }
1082 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1083
1084 /*
1085  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1086  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1087  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1088  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1089  * FOLL_REMOTE in here.
1090  */
1091 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1092                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1093                 struct vm_area_struct **vmas)
1094 {
1095         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1096                                        pages, vmas, NULL, false,
1097                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1098 }
1099 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1100
1101 #ifdef CONFIG_FS_DAX
1102 /*
1103  * This is the same as get_user_pages() in that it assumes we are
1104  * operating on the current task's mm, but it goes further to validate
1105  * that the vmas associated with the address range are suitable for
1106  * longterm elevated page reference counts. For example, filesystem-dax
1107  * mappings are subject to the lifetime enforced by the filesystem and
1108  * we need guarantees that longterm users like RDMA and V4L2 only
1109  * establish mappings that have a kernel enforced revocation mechanism.
1110  *
1111  * "longterm" == userspace controlled elevated page count lifetime.
1112  * Contrast this to iov_iter_get_pages() usages which are transient.
1113  */
1114 long get_user_pages_longterm(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1115                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1116                 struct vm_area_struct **vmas_arg)
1117 {
1118         struct vm_area_struct **vmas = vmas_arg;
1119         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1120         long rc, i;
1121
1122         if (!pages)
1123                 return -EINVAL;
1124
1125         if (!vmas) {
1126                 vmas = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct vm_area_struct *),
1127                                GFP_KERNEL);
1128                 if (!vmas)
1129                         return -ENOMEM;
1130         }
1131
1132         rc = get_user_pages(start, nr_pages, gup_flags, pages, vmas);
1133
1134         for (i = 0; i < rc; i++) {
1135                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1136
1137                 if (vma == vma_prev)
1138                         continue;
1139
1140                 vma_prev = vma;
1141
1142                 if (vma_is_fsdax(vma))
1143                         break;
1144         }
1145
1146         /*
1147          * Either get_user_pages() failed, or the vma validation
1148          * succeeded, in either case we don't need to put_page() before
1149          * returning.
1150          */
1151         if (i >= rc)
1152                 goto out;
1153
1154         for (i = 0; i < rc; i++)
1155                 put_page(pages[i]);
1156         rc = -EOPNOTSUPP;
1157 out:
1158         if (vmas != vmas_arg)
1159                 kfree(vmas);
1160         return rc;
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_longterm);
1163 #endif /* CONFIG_FS_DAX */
1164
1165 /**
1166  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1167  * @vma:   target vma
1168  * @start: start address
1169  * @end:   end address
1170  * @nonblocking:
1171  *
1172  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1173  *
1174  * return 0 on success, negative error code on error.
1175  *
1176  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1177  *
1178  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1179  * be unperturbed.
1180  *
1181  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1182  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1183  */
1184 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1185                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1186 {
1187         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1188         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1189         int gup_flags;
1190
1191         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1192         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1193         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1194         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1195         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1196
1197         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1198         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1199                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1200         /*
1201          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1202          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1203          * and we would not want to dirty them for nothing.
1204          */
1205         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1206                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1207
1208         /*
1209          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1210          * other than PROT_NONE.
1211          */
1212         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1213                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1214
1215         /*
1216          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1217          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1218          */
1219         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1220                                 NULL, NULL, nonblocking);
1221 }
1222
1223 /*
1224  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1225  *
1226  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1227  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1228  * mmap_sem must not be held.
1229  */
1230 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1231 {
1232         struct mm_struct *mm = current->mm;
1233         unsigned long end, nstart, nend;
1234         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1235         int locked = 0;
1236         long ret = 0;
1237
1238         end = start + len;
1239
1240         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1241                 /*
1242                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1243                  * Find first corresponding VMA.
1244                  */
1245                 if (!locked) {
1246                         locked = 1;
1247                         down_read(&mm->mmap_sem);
1248                         vma = find_vma(mm, nstart);
1249                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1250                         vma = vma->vm_next;
1251                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1252                         break;
1253                 /*
1254                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1255                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1256                  */
1257                 nend = min(end, vma->vm_end);
1258                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1259                         continue;
1260                 if (nstart < vma->vm_start)
1261                         nstart = vma->vm_start;
1262                 /*
1263                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1264                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1265                  * if the vma was already munlocked.
1266                  */
1267                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1268                 if (ret < 0) {
1269                         if (ignore_errors) {
1270                                 ret = 0;
1271                                 continue;       /* continue at next VMA */
1272                         }
1273                         break;
1274                 }
1275                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1276                 ret = 0;
1277         }
1278         if (locked)
1279                 up_read(&mm->mmap_sem);
1280         return ret;     /* 0 or negative error code */
1281 }
1282
1283 /**
1284  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1285  * @addr: user address
1286  *
1287  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1288  * to be freed afterwards by put_page().
1289  *
1290  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1291  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1292  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1293  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1294  *
1295  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1296  */
1297 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1298 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1299 {
1300         struct vm_area_struct *vma;
1301         struct page *page;
1302
1303         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1304                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1305                              NULL) < 1)
1306                 return NULL;
1307         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1308         return page;
1309 }
1310 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1311
1312 /*
1313  * Generic Fast GUP
1314  *
1315  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1316  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1317  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1318  * block any THP splits.
1319  *
1320  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1321  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1322  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1323  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1324  *
1325  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1326  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1327  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1328  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1329  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1330  *
1331  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1332  * are currently made:
1333  *
1334  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1335  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1336  *
1337  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1338  *
1339  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1340  *
1341  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1342  *
1343  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1344  */
1345 #ifdef CONFIG_HAVE_GENERIC_GUP
1346
1347 #ifndef gup_get_pte
1348 /*
1349  * We assume that the PTE can be read atomically. If this is not the case for
1350  * your architecture, please provide the helper.
1351  */
1352 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1353 {
1354         return READ_ONCE(*ptep);
1355 }
1356 #endif
1357
1358 static void undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start, struct page **pages)
1359 {
1360         while ((*nr) - nr_start) {
1361                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1362
1363                 ClearPageReferenced(page);
1364                 put_page(page);
1365         }
1366 }
1367
1368 #ifdef __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
1369 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1370                          int write, struct page **pages, int *nr)
1371 {
1372         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1373         int nr_start = *nr, ret = 0;
1374         pte_t *ptep, *ptem;
1375
1376         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1377         do {
1378                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1379                 struct page *head, *page;
1380
1381                 /*
1382                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1383                  * path using the pte_protnone check.
1384                  */
1385                 if (pte_protnone(pte))
1386                         goto pte_unmap;
1387
1388                 if (!pte_access_permitted(pte, write))
1389                         goto pte_unmap;
1390
1391                 if (pte_devmap(pte)) {
1392                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1393                         if (unlikely(!pgmap)) {
1394                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1395                                 goto pte_unmap;
1396                         }
1397                 } else if (pte_special(pte))
1398                         goto pte_unmap;
1399
1400                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1401                 page = pte_page(pte);
1402                 head = compound_head(page);
1403
1404                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1405                         goto pte_unmap;
1406
1407                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1408                         put_page(head);
1409                         goto pte_unmap;
1410                 }
1411
1412                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1413
1414                 put_dev_pagemap(pgmap);
1415                 SetPageReferenced(page);
1416                 pages[*nr] = page;
1417                 (*nr)++;
1418
1419         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1420
1421         ret = 1;
1422
1423 pte_unmap:
1424         pte_unmap(ptem);
1425         return ret;
1426 }
1427 #else
1428
1429 /*
1430  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1431  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1432  * to be special.
1433  *
1434  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1435  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1436  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1437  */
1438 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1439                          int write, struct page **pages, int *nr)
1440 {
1441         return 0;
1442 }
1443 #endif /* __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL */
1444
1445 #if defined(__HAVE_ARCH_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1446 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1447                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1448 {
1449         int nr_start = *nr;
1450         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1451
1452         do {
1453                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1454
1455                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1456                 if (unlikely(!pgmap)) {
1457                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1458                         return 0;
1459                 }
1460                 SetPageReferenced(page);
1461                 pages[*nr] = page;
1462                 get_page(page);
1463                 put_dev_pagemap(pgmap);
1464                 (*nr)++;
1465                 pfn++;
1466         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1467         return 1;
1468 }
1469
1470 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1471                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1472 {
1473         unsigned long fault_pfn;
1474         int nr_start = *nr;
1475
1476         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1477         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1478                 return 0;
1479
1480         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1481                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1482                 return 0;
1483         }
1484         return 1;
1485 }
1486
1487 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1488                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1489 {
1490         unsigned long fault_pfn;
1491         int nr_start = *nr;
1492
1493         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1494         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1495                 return 0;
1496
1497         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1498                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1499                 return 0;
1500         }
1501         return 1;
1502 }
1503 #else
1504 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1505                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1506 {
1507         BUILD_BUG();
1508         return 0;
1509 }
1510
1511 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1512                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1513 {
1514         BUILD_BUG();
1515         return 0;
1516 }
1517 #endif
1518
1519 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1520                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1521 {
1522         struct page *head, *page;
1523         int refs;
1524
1525         if (!pmd_access_permitted(orig, write))
1526                 return 0;
1527
1528         if (pmd_devmap(orig))
1529                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
1530
1531         refs = 0;
1532         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1533         do {
1534                 pages[*nr] = page;
1535                 (*nr)++;
1536                 page++;
1537                 refs++;
1538         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1539
1540         head = compound_head(pmd_page(orig));
1541         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1542                 *nr -= refs;
1543                 return 0;
1544         }
1545
1546         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1547                 *nr -= refs;
1548                 while (refs--)
1549                         put_page(head);
1550                 return 0;
1551         }
1552
1553         SetPageReferenced(head);
1554         return 1;
1555 }
1556
1557 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1558                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1559 {
1560         struct page *head, *page;
1561         int refs;
1562
1563         if (!pud_access_permitted(orig, write))
1564                 return 0;
1565
1566         if (pud_devmap(orig))
1567                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
1568
1569         refs = 0;
1570         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1571         do {
1572                 pages[*nr] = page;
1573                 (*nr)++;
1574                 page++;
1575                 refs++;
1576         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1577
1578         head = compound_head(pud_page(orig));
1579         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1580                 *nr -= refs;
1581                 return 0;
1582         }
1583
1584         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1585                 *nr -= refs;
1586                 while (refs--)
1587                         put_page(head);
1588                 return 0;
1589         }
1590
1591         SetPageReferenced(head);
1592         return 1;
1593 }
1594
1595 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1596                         unsigned long end, int write,
1597                         struct page **pages, int *nr)
1598 {
1599         int refs;
1600         struct page *head, *page;
1601
1602         if (!pgd_access_permitted(orig, write))
1603                 return 0;
1604
1605         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
1606         refs = 0;
1607         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1608         do {
1609                 pages[*nr] = page;
1610                 (*nr)++;
1611                 page++;
1612                 refs++;
1613         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1614
1615         head = compound_head(pgd_page(orig));
1616         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1617                 *nr -= refs;
1618                 return 0;
1619         }
1620
1621         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
1622                 *nr -= refs;
1623                 while (refs--)
1624                         put_page(head);
1625                 return 0;
1626         }
1627
1628         SetPageReferenced(head);
1629         return 1;
1630 }
1631
1632 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
1633                 int write, struct page **pages, int *nr)
1634 {
1635         unsigned long next;
1636         pmd_t *pmdp;
1637
1638         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
1639         do {
1640                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1641
1642                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1643                 if (!pmd_present(pmd))
1644                         return 0;
1645
1646                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd))) {
1647                         /*
1648                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
1649                          * slowpath for accounting purposes and so that they
1650                          * can be serialised against THP migration.
1651                          */
1652                         if (pmd_protnone(pmd))
1653                                 return 0;
1654
1655                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, write,
1656                                 pages, nr))
1657                                 return 0;
1658
1659                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
1660                         /*
1661                          * architecture have different format for hugetlbfs
1662                          * pmd format and THP pmd format
1663                          */
1664                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
1665                                          PMD_SHIFT, next, write, pages, nr))
1666                                 return 0;
1667                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, write, pages, nr))
1668                                 return 0;
1669         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
1670
1671         return 1;
1672 }
1673
1674 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
1675                          int write, struct page **pages, int *nr)
1676 {
1677         unsigned long next;
1678         pud_t *pudp;
1679
1680         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
1681         do {
1682                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1683
1684                 next = pud_addr_end(addr, end);
1685                 if (pud_none(pud))
1686                         return 0;
1687                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
1688                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, write,
1689                                           pages, nr))
1690                                 return 0;
1691                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
1692                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
1693                                          PUD_SHIFT, next, write, pages, nr))
1694                                 return 0;
1695                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, write, pages, nr))
1696                         return 0;
1697         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
1698
1699         return 1;
1700 }
1701
1702 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
1703                          int write, struct page **pages, int *nr)
1704 {
1705         unsigned long next;
1706         p4d_t *p4dp;
1707
1708         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
1709         do {
1710                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1711
1712                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1713                 if (p4d_none(p4d))
1714                         return 0;
1715                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
1716                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
1717                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
1718                                          P4D_SHIFT, next, write, pages, nr))
1719                                 return 0;
1720                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, write, pages, nr))
1721                         return 0;
1722         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
1723
1724         return 1;
1725 }
1726
1727 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
1728                 int write, struct page **pages, int *nr)
1729 {
1730         unsigned long next;
1731         pgd_t *pgdp;
1732
1733         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
1734         do {
1735                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1736
1737                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1738                 if (pgd_none(pgd))
1739                         return;
1740                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
1741                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, write,
1742                                           pages, nr))
1743                                 return;
1744                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
1745                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
1746                                          PGDIR_SHIFT, next, write, pages, nr))
1747                                 return;
1748                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, write, pages, nr))
1749                         return;
1750         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
1751 }
1752
1753 #ifndef gup_fast_permitted
1754 /*
1755  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
1756  * we need to fall back to the slow version:
1757  */
1758 bool gup_fast_permitted(unsigned long start, int nr_pages, int write)
1759 {
1760         unsigned long len, end;
1761
1762         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
1763         end = start + len;
1764         return end >= start;
1765 }
1766 #endif
1767
1768 /*
1769  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
1770  * the regular GUP. It will only return non-negative values.
1771  */
1772 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
1773                           struct page **pages)
1774 {
1775         unsigned long addr, len, end;
1776         unsigned long flags;
1777         int nr = 0;
1778
1779         start &= PAGE_MASK;
1780         addr = start;
1781         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
1782         end = start + len;
1783
1784         if (unlikely(!access_ok(write ? VERIFY_WRITE : VERIFY_READ,
1785                                         (void __user *)start, len)))
1786                 return 0;
1787
1788         /*
1789          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
1790          * interrupts disabled by get_futex_key.
1791          *
1792          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
1793          * freed from under us. See mmu_gather_tlb in asm-generic/tlb.h
1794          * for more details.
1795          *
1796          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
1797          * block IPIs that come from THPs splitting.
1798          */
1799
1800         if (gup_fast_permitted(start, nr_pages, write)) {
1801                 local_irq_save(flags);
1802                 gup_pgd_range(addr, end, write, pages, &nr);
1803                 local_irq_restore(flags);
1804         }
1805
1806         return nr;
1807 }
1808
1809 /**
1810  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
1811  * @start:      starting user address
1812  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1813  * @write:      whether pages will be written to
1814  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1815  *              Should be at least nr_pages long.
1816  *
1817  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
1818  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
1819  * calling get_user_pages().
1820  *
1821  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1822  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1823  * were pinned, returns -errno.
1824  */
1825 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
1826                         struct page **pages)
1827 {
1828         unsigned long addr, len, end;
1829         int nr = 0, ret = 0;
1830
1831         start &= PAGE_MASK;
1832         addr = start;
1833         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
1834         end = start + len;
1835
1836         if (nr_pages <= 0)
1837                 return 0;
1838
1839         if (unlikely(!access_ok(write ? VERIFY_WRITE : VERIFY_READ,
1840                                         (void __user *)start, len)))
1841                 return -EFAULT;
1842
1843         if (gup_fast_permitted(start, nr_pages, write)) {
1844                 local_irq_disable();
1845                 gup_pgd_range(addr, end, write, pages, &nr);
1846                 local_irq_enable();
1847                 ret = nr;
1848         }
1849
1850         if (nr < nr_pages) {
1851                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
1852                 start += nr << PAGE_SHIFT;
1853                 pages += nr;
1854
1855                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages - nr, pages,
1856                                 write ? FOLL_WRITE : 0);
1857
1858                 /* Have to be a bit careful with return values */
1859                 if (nr > 0) {
1860                         if (ret < 0)
1861                                 ret = nr;
1862                         else
1863                                 ret += nr;
1864                 }
1865         }
1866
1867         return ret;
1868 }
1869
1870 #endif /* CONFIG_HAVE_GENERIC_GUP */