mm/z3fold: fix potential memory leak in z3fold_destroy_pool()
[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/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
48 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
49 {
50 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
51         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
52                 return;
53 #endif
54
55         /*
56          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
57          * ref needs a put_page().
58          */
59         if (refs > 1)
60                 page_ref_sub(page, refs - 1);
61         put_page(page);
62 }
63
64 /*
65  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
66  * or NULL if that failed.
67  */
68 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
69 {
70         struct page *head = compound_head(page);
71
72         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
73                 return NULL;
74         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
75                 return NULL;
76
77         /*
78          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
79          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
80          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
81          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
82          * we were given anymore.
83          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
84          * belong together.
85          */
86         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
87                 put_page_refs(head, refs);
88                 return NULL;
89         }
90
91         return head;
92 }
93
94 /*
95  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
96  * flags-dependent amount.
97  *
98  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
99  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
100  *
101  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
102  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
103  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
104  *
105  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
106  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
107  *
108  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
109  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
110  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
111  * is also emitted.
112  */
113 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
114                                                           int refs,
115                                                           unsigned int flags)
116 {
117         if (flags & FOLL_GET)
118                 return try_get_compound_head(page, refs);
119         else if (flags & FOLL_PIN) {
120                 int orig_refs = refs;
121
122                 /*
123                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
124                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
125                  */
126                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
127                                 is_migrate_cma_page(page))
128                         return NULL;
129
130                 /*
131                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
132                  * point, the result won't be stable.
133                  */
134                 page = try_get_compound_head(page, refs);
135                 if (!page)
136                         return NULL;
137
138                 /*
139                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
140                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
141                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
142                  *
143                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
144                  * field at least once, so that the page really is pinned.
145                  */
146                 if (hpage_pincount_available(page))
147                         hpage_pincount_add(page, refs);
148                 else
149                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
150
151                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
152                                     orig_refs);
153
154                 return page;
155         }
156
157         WARN_ON_ONCE(1);
158         return NULL;
159 }
160
161 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
162 {
163         if (flags & FOLL_PIN) {
164                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
165                                     refs);
166
167                 if (hpage_pincount_available(page))
168                         hpage_pincount_sub(page, refs);
169                 else
170                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
171         }
172
173         put_page_refs(page, refs);
174 }
175
176 /**
177  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
178  *
179  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
180  *
181  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
182  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
183  *
184  * @page:    pointer to page to be grabbed
185  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
186  *
187  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
188  * time. Cases:
189  *
190  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
191  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
192  *
193  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
194  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
195  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
196  */
197 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
198 {
199         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
200
201         if (flags & FOLL_GET)
202                 return try_get_page(page);
203         else if (flags & FOLL_PIN) {
204                 int refs = 1;
205
206                 page = compound_head(page);
207
208                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
209                         return false;
210
211                 if (hpage_pincount_available(page))
212                         hpage_pincount_add(page, 1);
213                 else
214                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
215
216                 /*
217                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
218                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
219                  * *also* increment the normal page refcount field at least
220                  * once, so that the page really is pinned.
221                  */
222                 page_ref_add(page, refs);
223
224                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
225         }
226
227         return true;
228 }
229
230 /**
231  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
232  * @page:            pointer to page to be released
233  *
234  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
235  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
236  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
237  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
238  */
239 void unpin_user_page(struct page *page)
240 {
241         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
244
245 /**
246  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
247  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
248  * @npages: number of pages in the @pages array.
249  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
250  *
251  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
252  * variants called on that page.
253  *
254  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
255  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
256  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
257  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
258  *
259  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
260  *
261  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
262  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
263  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
264  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
265  *
266  */
267 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
268                                  bool make_dirty)
269 {
270         unsigned long index;
271
272         /*
273          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
274          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
275          * single operation to the head page should suffice.
276          */
277
278         if (!make_dirty) {
279                 unpin_user_pages(pages, npages);
280                 return;
281         }
282
283         for (index = 0; index < npages; index++) {
284                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
285                 /*
286                  * Checking PageDirty at this point may race with
287                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
288                  * cases:
289                  *
290                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
291                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
292                  * because clear_page_dirty_for_io() called
293                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
294                  * However, now the page is going to get written back,
295                  * which meets the original intention of setting it
296                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
297                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
298                  * back.
299                  *
300                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
301                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
302                  * written back, so it gets written back again in the
303                  * next writeback cycle. This is harmless.
304                  */
305                 if (!PageDirty(page))
306                         set_page_dirty_lock(page);
307                 unpin_user_page(page);
308         }
309 }
310 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
311
312 /**
313  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
314  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
315  * @npages: number of pages in the @pages array.
316  *
317  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
318  *
319  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
320  */
321 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
322 {
323         unsigned long index;
324
325         /*
326          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
327          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
328          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
329          */
330         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
331                 return;
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
386  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) ||
391                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
392 }
393
394 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
395                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
396                 struct dev_pagemap **pgmap)
397 {
398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
399         struct page *page;
400         spinlock_t *ptl;
401         pte_t *ptep, pte;
402         int ret;
403
404         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
405         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
406                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
407                 return ERR_PTR(-EINVAL);
408 retry:
409         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
410                 return no_page_table(vma, flags);
411
412         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
413         pte = *ptep;
414         if (!pte_present(pte)) {
415                 swp_entry_t entry;
416                 /*
417                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
418                  * even while it is being migrated, so for that case we
419                  * need migration_entry_wait().
420                  */
421                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
422                         goto no_page;
423                 if (pte_none(pte))
424                         goto no_page;
425                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
426                 if (!is_migration_entry(entry))
427                         goto no_page;
428                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
429                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
430                 goto retry;
431         }
432         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
433                 goto no_page;
434         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
435                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
436                 return NULL;
437         }
438
439         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
440         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
441                 /*
442                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
443                  * case since they are only valid while holding the pgmap
444                  * reference.
445                  */
446                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
447                 if (*pgmap)
448                         page = pte_page(pte);
449                 else
450                         goto no_page;
451         } else if (unlikely(!page)) {
452                 if (flags & FOLL_DUMP) {
453                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
454                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
455                         goto out;
456                 }
457
458                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
459                         page = pte_page(pte);
460                 } else {
461                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
462                         page = ERR_PTR(ret);
463                         goto out;
464                 }
465         }
466
467         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
468                 get_page(page);
469                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
470                 lock_page(page);
471                 ret = split_huge_page(page);
472                 unlock_page(page);
473                 put_page(page);
474                 if (ret)
475                         return ERR_PTR(ret);
476                 goto retry;
477         }
478
479         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
480         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
481                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
482                 goto out;
483         }
484         /*
485          * We need to make the page accessible if and only if we are going
486          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
487          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
488          */
489         if (flags & FOLL_PIN) {
490                 ret = arch_make_page_accessible(page);
491                 if (ret) {
492                         unpin_user_page(page);
493                         page = ERR_PTR(ret);
494                         goto out;
495                 }
496         }
497         if (flags & FOLL_TOUCH) {
498                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
499                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
500                         set_page_dirty(page);
501                 /*
502                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
503                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
504                  * mark_page_accessed().
505                  */
506                 mark_page_accessed(page);
507         }
508         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
509                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
510                 if (PageTransCompound(page))
511                         goto out;
512
513                 /*
514                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
515                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
516                  * which might bounce very badly if there is contention.
517                  *
518                  * If the page is already locked, we don't need to
519                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
520                  * when it attempts to reclaim the page.
521                  */
522                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
523                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
524                         /*
525                          * Because we lock page here, and migration is
526                          * blocked by the pte's page reference, and we
527                          * know the page is still mapped, we don't even
528                          * need to check for file-cache page truncation.
529                          */
530                         mlock_vma_page(page);
531                         unlock_page(page);
532                 }
533         }
534 out:
535         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
536         return page;
537 no_page:
538         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
539         if (!pte_none(pte))
540                 return NULL;
541         return no_page_table(vma, flags);
542 }
543
544 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
545                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
546                                     unsigned int flags,
547                                     struct follow_page_context *ctx)
548 {
549         pmd_t *pmd, pmdval;
550         spinlock_t *ptl;
551         struct page *page;
552         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
553
554         pmd = pmd_offset(pudp, address);
555         /*
556          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
557          * on the stack so that it will stop changing under the code.
558          */
559         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
560         if (pmd_none(pmdval))
561                 return no_page_table(vma, flags);
562         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
563                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
564                 if (page)
565                         return page;
566                 return no_page_table(vma, flags);
567         }
568         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
569                 page = follow_huge_pd(vma, address,
570                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
571                                       PMD_SHIFT);
572                 if (page)
573                         return page;
574                 return no_page_table(vma, flags);
575         }
576 retry:
577         if (!pmd_present(pmdval)) {
578                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
579                         return no_page_table(vma, flags);
580                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
581                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
582                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
583                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
584                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
585                 /*
586                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
587                  * mmap_lock is held in read mode
588                  */
589                 if (pmd_none(pmdval))
590                         return no_page_table(vma, flags);
591                 goto retry;
592         }
593         if (pmd_devmap(pmdval)) {
594                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
595                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
596                 spin_unlock(ptl);
597                 if (page)
598                         return page;
599         }
600         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
601                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
602
603         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
604                 return no_page_table(vma, flags);
605
606 retry_locked:
607         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
608         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
609                 spin_unlock(ptl);
610                 return no_page_table(vma, flags);
611         }
612         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
613                 spin_unlock(ptl);
614                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
615                         return no_page_table(vma, flags);
616                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
617                 goto retry_locked;
618         }
619         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
620                 spin_unlock(ptl);
621                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
622         }
623         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
624                 int ret;
625                 page = pmd_page(*pmd);
626                 if (is_huge_zero_page(page)) {
627                         spin_unlock(ptl);
628                         ret = 0;
629                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
630                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
631                                 ret = -EBUSY;
632                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
633                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
634                                 spin_unlock(ptl);
635                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
636                         }
637                         spin_unlock(ptl);
638                         lock_page(page);
639                         ret = split_huge_page(page);
640                         unlock_page(page);
641                         put_page(page);
642                         if (pmd_none(*pmd))
643                                 return no_page_table(vma, flags);
644                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
645                         spin_unlock(ptl);
646                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
647                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
648                 }
649
650                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
651                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
652         }
653         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
654         spin_unlock(ptl);
655         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
656         return page;
657 }
658
659 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
660                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
661                                     unsigned int flags,
662                                     struct follow_page_context *ctx)
663 {
664         pud_t *pud;
665         spinlock_t *ptl;
666         struct page *page;
667         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
668
669         pud = pud_offset(p4dp, address);
670         if (pud_none(*pud))
671                 return no_page_table(vma, flags);
672         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
673                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
674                 if (page)
675                         return page;
676                 return no_page_table(vma, flags);
677         }
678         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
679                 page = follow_huge_pd(vma, address,
680                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
681                                       PUD_SHIFT);
682                 if (page)
683                         return page;
684                 return no_page_table(vma, flags);
685         }
686         if (pud_devmap(*pud)) {
687                 ptl = pud_lock(mm, pud);
688                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
689                 spin_unlock(ptl);
690                 if (page)
691                         return page;
692         }
693         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
694                 return no_page_table(vma, flags);
695
696         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
697 }
698
699 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
700                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
701                                     unsigned int flags,
702                                     struct follow_page_context *ctx)
703 {
704         p4d_t *p4d;
705         struct page *page;
706
707         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
708         if (p4d_none(*p4d))
709                 return no_page_table(vma, flags);
710         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
711         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
712                 return no_page_table(vma, flags);
713
714         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
715                 page = follow_huge_pd(vma, address,
716                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
717                                       P4D_SHIFT);
718                 if (page)
719                         return page;
720                 return no_page_table(vma, flags);
721         }
722         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
723 }
724
725 /**
726  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
727  * @vma: vm_area_struct mapping @address
728  * @address: virtual address to look up
729  * @flags: flags modifying lookup behaviour
730  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
731  *       pointer to output page_mask
732  *
733  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
734  *
735  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
736  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
737  *
738  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
739  *
740  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
741  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
742  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
743  */
744 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
745                               unsigned long address, unsigned int flags,
746                               struct follow_page_context *ctx)
747 {
748         pgd_t *pgd;
749         struct page *page;
750         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
751
752         ctx->page_mask = 0;
753
754         /* make this handle hugepd */
755         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
756         if (!IS_ERR(page)) {
757                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
758                 return page;
759         }
760
761         pgd = pgd_offset(mm, address);
762
763         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
764                 return no_page_table(vma, flags);
765
766         if (pgd_huge(*pgd)) {
767                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
768                 if (page)
769                         return page;
770                 return no_page_table(vma, flags);
771         }
772         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
773                 page = follow_huge_pd(vma, address,
774                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
775                                       PGDIR_SHIFT);
776                 if (page)
777                         return page;
778                 return no_page_table(vma, flags);
779         }
780
781         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
782 }
783
784 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
785                          unsigned int foll_flags)
786 {
787         struct follow_page_context ctx = { NULL };
788         struct page *page;
789
790         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
791         if (ctx.pgmap)
792                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
793         return page;
794 }
795
796 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
797                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
798                 struct page **page)
799 {
800         pgd_t *pgd;
801         p4d_t *p4d;
802         pud_t *pud;
803         pmd_t *pmd;
804         pte_t *pte;
805         int ret = -EFAULT;
806
807         /* user gate pages are read-only */
808         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
809                 return -EFAULT;
810         if (address > TASK_SIZE)
811                 pgd = pgd_offset_k(address);
812         else
813                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
814         if (pgd_none(*pgd))
815                 return -EFAULT;
816         p4d = p4d_offset(pgd, address);
817         if (p4d_none(*p4d))
818                 return -EFAULT;
819         pud = pud_offset(p4d, address);
820         if (pud_none(*pud))
821                 return -EFAULT;
822         pmd = pmd_offset(pud, address);
823         if (!pmd_present(*pmd))
824                 return -EFAULT;
825         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
826         pte = pte_offset_map(pmd, address);
827         if (pte_none(*pte))
828                 goto unmap;
829         *vma = get_gate_vma(mm);
830         if (!page)
831                 goto out;
832         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
833         if (!*page) {
834                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
835                         goto unmap;
836                 *page = pte_page(*pte);
837         }
838         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
839                 ret = -ENOMEM;
840                 goto unmap;
841         }
842 out:
843         ret = 0;
844 unmap:
845         pte_unmap(pte);
846         return ret;
847 }
848
849 /*
850  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
851  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
852  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
853  */
854 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
855                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
856 {
857         unsigned int fault_flags = 0;
858         vm_fault_t ret;
859
860         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
861         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
862                 return -ENOENT;
863         if (*flags & FOLL_WRITE)
864                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
865         if (*flags & FOLL_REMOTE)
866                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
867         if (locked)
868                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
869         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
870                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
871         if (*flags & FOLL_TRIED) {
872                 /*
873                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
874                  * can co-exist
875                  */
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
877         }
878
879         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
880         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
881                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
882
883                 if (err)
884                         return err;
885                 BUG();
886         }
887
888         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
889                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
890                         *locked = 0;
891                 return -EBUSY;
892         }
893
894         /*
895          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
896          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
897          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
898          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
899          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
900          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
901          * reCOWed by userspace write).
902          */
903         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
904                 *flags |= FOLL_COW;
905         return 0;
906 }
907
908 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
909 {
910         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
911         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
912         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
913
914         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
915                 return -EFAULT;
916
917         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
918                 return -EFAULT;
919
920         if (write) {
921                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
922                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
923                                 return -EFAULT;
924                         /*
925                          * We used to let the write,force case do COW in a
926                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
927                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
928                          * executable, without corrupting the file (yet only
929                          * when that file had been opened for writing!).
930                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
931                          * just reject it.
932                          */
933                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
934                                 return -EFAULT;
935                 }
936         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
937                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
938                         return -EFAULT;
939                 /*
940                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
941                  * have VM_MAYREAD set?
942                  */
943                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
944                         return -EFAULT;
945         }
946         /*
947          * gups are always data accesses, not instruction
948          * fetches, so execute=false here
949          */
950         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
951                 return -EFAULT;
952         return 0;
953 }
954
955 /**
956  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
957  * @mm:         mm_struct of target mm
958  * @start:      starting user address
959  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
960  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
961  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
962  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
963  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
964  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
965  *              Or NULL if the caller does not require them.
966  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
967  *
968  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
969  * number requested), or an error. Details about the return value:
970  *
971  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
972  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
973  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
974  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
975  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
976  *
977  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
978  *
979  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
980  *
981  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
982  *
983  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
984  * each struct page that each user address corresponds to at a given
985  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
986  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
987  *
988  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
989  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
990  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
991  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
992  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
993  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
994  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
995  * locks can't be held over the syscall boundary.
996  *
997  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
998  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
999  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1000  * before put_page is called.
1001  *
1002  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1003  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1004  * have FOLL_NOWAIT.
1005  *
1006  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1007  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1008  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1009  * reading or writing and will not be released.
1010  *
1011  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1012  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1013  * you need some special @gup_flags.
1014  */
1015 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1016                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1017                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1018                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1019 {
1020         long ret = 0, i = 0;
1021         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1022         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1023
1024         if (!nr_pages)
1025                 return 0;
1026
1027         start = untagged_addr(start);
1028
1029         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1030
1031         /*
1032          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1033          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1034          * using the address space
1035          */
1036         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1037                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1038
1039         do {
1040                 struct page *page;
1041                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1042                 unsigned int page_increm;
1043
1044                 /* first iteration or cross vma bound */
1045                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1046                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1047                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1048                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1049                                                 gup_flags, &vma,
1050                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1051                                 if (ret)
1052                                         goto out;
1053                                 ctx.page_mask = 0;
1054                                 goto next_page;
1055                         }
1056
1057                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1058                                 ret = -EFAULT;
1059                                 goto out;
1060                         }
1061                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1062                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1063                                                 &start, &nr_pages, i,
1064                                                 gup_flags, locked);
1065                                 if (locked && *locked == 0) {
1066                                         /*
1067                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1068                                          * and we've lost mmap_lock.
1069                                          * We must stop here.
1070                                          */
1071                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1072                                         BUG_ON(ret != 0);
1073                                         goto out;
1074                                 }
1075                                 continue;
1076                         }
1077                 }
1078 retry:
1079                 /*
1080                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1081                  * potentially allocating memory.
1082                  */
1083                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1084                         ret = -EINTR;
1085                         goto out;
1086                 }
1087                 cond_resched();
1088
1089                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1090                 if (!page) {
1091                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1092                         switch (ret) {
1093                         case 0:
1094                                 goto retry;
1095                         case -EBUSY:
1096                                 ret = 0;
1097                                 fallthrough;
1098                         case -EFAULT:
1099                         case -ENOMEM:
1100                         case -EHWPOISON:
1101                                 goto out;
1102                         case -ENOENT:
1103                                 goto next_page;
1104                         }
1105                         BUG();
1106                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1107                         /*
1108                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1109                          * struct page.
1110                          */
1111                         goto next_page;
1112                 } else if (IS_ERR(page)) {
1113                         ret = PTR_ERR(page);
1114                         goto out;
1115                 }
1116                 if (pages) {
1117                         pages[i] = page;
1118                         flush_anon_page(vma, page, start);
1119                         flush_dcache_page(page);
1120                         ctx.page_mask = 0;
1121                 }
1122 next_page:
1123                 if (vmas) {
1124                         vmas[i] = vma;
1125                         ctx.page_mask = 0;
1126                 }
1127                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1128                 if (page_increm > nr_pages)
1129                         page_increm = nr_pages;
1130                 i += page_increm;
1131                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1132                 nr_pages -= page_increm;
1133         } while (nr_pages);
1134 out:
1135         if (ctx.pgmap)
1136                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1137         return i ? i : ret;
1138 }
1139
1140 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1141                               unsigned int fault_flags)
1142 {
1143         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1144         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1145         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1146
1147         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1148                 return false;
1149
1150         /*
1151          * The architecture might have a hardware protection
1152          * mechanism other than read/write that can deny access.
1153          *
1154          * gup always represents data access, not instruction
1155          * fetches, so execute=false here:
1156          */
1157         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1158                 return false;
1159
1160         return true;
1161 }
1162
1163 /**
1164  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1165  * @mm:         mm_struct of target mm
1166  * @address:    user address
1167  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1168  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1169  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1170  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1171  *
1172  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1173  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1174  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1175  * trying again.
1176  *
1177  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1178  *
1179  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1180  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1181  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1182  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1183  *
1184  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1185  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1186  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1187  * succeed.
1188  *
1189  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1190  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1191  */
1192 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1193                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1194                      bool *unlocked)
1195 {
1196         struct vm_area_struct *vma;
1197         vm_fault_t ret, major = 0;
1198
1199         address = untagged_addr(address);
1200
1201         if (unlocked)
1202                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1203
1204 retry:
1205         vma = find_extend_vma(mm, address);
1206         if (!vma || address < vma->vm_start)
1207                 return -EFAULT;
1208
1209         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1210                 return -EFAULT;
1211
1212         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1213             fatal_signal_pending(current))
1214                 return -EINTR;
1215
1216         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1217         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1218         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1219                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1220
1221                 if (err)
1222                         return err;
1223                 BUG();
1224         }
1225
1226         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1227                 mmap_read_lock(mm);
1228                 *unlocked = true;
1229                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1230                 goto retry;
1231         }
1232
1233         return 0;
1234 }
1235 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1236
1237 /*
1238  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1239  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1240  */
1241 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1242                                                 unsigned long start,
1243                                                 unsigned long nr_pages,
1244                                                 struct page **pages,
1245                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1246                                                 int *locked,
1247                                                 unsigned int flags)
1248 {
1249         long ret, pages_done;
1250         bool lock_dropped;
1251
1252         if (locked) {
1253                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1254                 BUG_ON(vmas);
1255                 /* check caller initialized locked */
1256                 BUG_ON(*locked != 1);
1257         }
1258
1259         if (flags & FOLL_PIN)
1260                 atomic_set(&mm->has_pinned, 1);
1261
1262         /*
1263          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1264          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1265          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1266          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1267          *
1268          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1269          * that here, as any failures will be obvious enough.
1270          */
1271         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1272                 flags |= FOLL_GET;
1273
1274         pages_done = 0;
1275         lock_dropped = false;
1276         for (;;) {
1277                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1278                                        vmas, locked);
1279                 if (!locked)
1280                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1281                         return ret;
1282
1283                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1284                 if (!*locked) {
1285                         BUG_ON(ret < 0);
1286                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1287                 }
1288
1289                 if (ret > 0) {
1290                         nr_pages -= ret;
1291                         pages_done += ret;
1292                         if (!nr_pages)
1293                                 break;
1294                 }
1295                 if (*locked) {
1296                         /*
1297                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1298                          * FOLL_NOWAIT.
1299                          */
1300                         if (!pages_done)
1301                                 pages_done = ret;
1302                         break;
1303                 }
1304                 /*
1305                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1306                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1307                  */
1308                 if (likely(pages))
1309                         pages += ret;
1310                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1311                 lock_dropped = true;
1312
1313 retry:
1314                 /*
1315                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1316                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1317                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1318                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1319                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1320                  */
1321
1322                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1323                         if (!pages_done)
1324                                 pages_done = -EINTR;
1325                         break;
1326                 }
1327
1328                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1329                 if (ret) {
1330                         BUG_ON(ret > 0);
1331                         if (!pages_done)
1332                                 pages_done = ret;
1333                         break;
1334                 }
1335
1336                 *locked = 1;
1337                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1338                                        pages, NULL, locked);
1339                 if (!*locked) {
1340                         /* Continue to retry until we succeeded */
1341                         BUG_ON(ret != 0);
1342                         goto retry;
1343                 }
1344                 if (ret != 1) {
1345                         BUG_ON(ret > 1);
1346                         if (!pages_done)
1347                                 pages_done = ret;
1348                         break;
1349                 }
1350                 nr_pages--;
1351                 pages_done++;
1352                 if (!nr_pages)
1353                         break;
1354                 if (likely(pages))
1355                         pages++;
1356                 start += PAGE_SIZE;
1357         }
1358         if (lock_dropped && *locked) {
1359                 /*
1360                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1361                  * and so the critical section protected by it was lost.
1362                  */
1363                 mmap_read_unlock(mm);
1364                 *locked = 0;
1365         }
1366         return pages_done;
1367 }
1368
1369 /**
1370  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1371  * @vma:   target vma
1372  * @start: start address
1373  * @end:   end address
1374  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1375  *
1376  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1377  *
1378  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1379  * code on error.
1380  *
1381  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1382  *
1383  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1384  * be unperturbed.
1385  *
1386  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1387  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1388  */
1389 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1390                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1391 {
1392         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1393         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1394         int gup_flags;
1395
1396         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1397         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1398         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1399         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1400         mmap_assert_locked(mm);
1401
1402         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1403         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1404                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1405         /*
1406          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1407          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1408          * and we would not want to dirty them for nothing.
1409          */
1410         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1411                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1412
1413         /*
1414          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1415          * other than PROT_NONE.
1416          */
1417         if (vma_is_accessible(vma))
1418                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1419
1420         /*
1421          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1422          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1423          */
1424         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1425                                 NULL, NULL, locked);
1426 }
1427
1428 /*
1429  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1430  *
1431  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1432  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1433  * mmap_lock must not be held.
1434  */
1435 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1436 {
1437         struct mm_struct *mm = current->mm;
1438         unsigned long end, nstart, nend;
1439         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1440         int locked = 0;
1441         long ret = 0;
1442
1443         end = start + len;
1444
1445         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1446                 /*
1447                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1448                  * Find first corresponding VMA.
1449                  */
1450                 if (!locked) {
1451                         locked = 1;
1452                         mmap_read_lock(mm);
1453                         vma = find_vma(mm, nstart);
1454                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1455                         vma = vma->vm_next;
1456                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1457                         break;
1458                 /*
1459                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1460                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1461                  */
1462                 nend = min(end, vma->vm_end);
1463                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1464                         continue;
1465                 if (nstart < vma->vm_start)
1466                         nstart = vma->vm_start;
1467                 /*
1468                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1469                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1470                  * if the vma was already munlocked.
1471                  */
1472                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1473                 if (ret < 0) {
1474                         if (ignore_errors) {
1475                                 ret = 0;
1476                                 continue;       /* continue at next VMA */
1477                         }
1478                         break;
1479                 }
1480                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1481                 ret = 0;
1482         }
1483         if (locked)
1484                 mmap_read_unlock(mm);
1485         return ret;     /* 0 or negative error code */
1486 }
1487 #else /* CONFIG_MMU */
1488 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1489                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1490                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1491                 unsigned int foll_flags)
1492 {
1493         struct vm_area_struct *vma;
1494         unsigned long vm_flags;
1495         int i;
1496
1497         /* calculate required read or write permissions.
1498          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1499          */
1500         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1501                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1502         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1503                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1504
1505         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1506                 vma = find_vma(mm, start);
1507                 if (!vma)
1508                         goto finish_or_fault;
1509
1510                 /* protect what we can, including chardevs */
1511                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1512                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1513                         goto finish_or_fault;
1514
1515                 if (pages) {
1516                         pages[i] = virt_to_page(start);
1517                         if (pages[i])
1518                                 get_page(pages[i]);
1519                 }
1520                 if (vmas)
1521                         vmas[i] = vma;
1522                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1523         }
1524
1525         return i;
1526
1527 finish_or_fault:
1528         return i ? : -EFAULT;
1529 }
1530 #endif /* !CONFIG_MMU */
1531
1532 /**
1533  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1534  * @addr: user address
1535  *
1536  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1537  * to be freed afterwards by put_page().
1538  *
1539  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1540  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1541  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1542  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1543  *
1544  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1545  */
1546 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1547 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1548 {
1549         struct mm_struct *mm = current->mm;
1550         struct page *page;
1551         int locked = 1;
1552         int ret;
1553
1554         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1555                 return NULL;
1556         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1557                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1558         if (locked)
1559                 mmap_read_unlock(mm);
1560         return (ret == 1) ? page : NULL;
1561 }
1562 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1563
1564 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1565 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1566 {
1567         long i;
1568         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1569
1570         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1571                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1572
1573                 if (vma == vma_prev)
1574                         continue;
1575
1576                 vma_prev = vma;
1577
1578                 if (vma_is_fsdax(vma))
1579                         return true;
1580         }
1581         return false;
1582 }
1583
1584 #ifdef CONFIG_CMA
1585 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1586                                         unsigned long start,
1587                                         unsigned long nr_pages,
1588                                         struct page **pages,
1589                                         struct vm_area_struct **vmas,
1590                                         unsigned int gup_flags)
1591 {
1592         unsigned long i, isolation_error_count;
1593         bool drain_allow;
1594         LIST_HEAD(cma_page_list);
1595         long ret = nr_pages;
1596         struct page *prev_head, *head;
1597         struct migration_target_control mtc = {
1598                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1599                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_NOWARN,
1600         };
1601
1602 check_again:
1603         prev_head = NULL;
1604         isolation_error_count = 0;
1605         drain_allow = true;
1606         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1607                 head = compound_head(pages[i]);
1608                 if (head == prev_head)
1609                         continue;
1610                 prev_head = head;
1611                 /*
1612                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1613                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1614                  * of the CMA zone if possible.
1615                  */
1616                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1617                         if (PageHuge(head)) {
1618                                 if (!isolate_huge_page(head, &cma_page_list))
1619                                         isolation_error_count++;
1620                         } else {
1621                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1622                                         lru_add_drain_all();
1623                                         drain_allow = false;
1624                                 }
1625
1626                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1627                                         isolation_error_count++;
1628                                         continue;
1629                                 }
1630                                 list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1631                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1632                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1633                                                     page_is_file_lru(head),
1634                                                     thp_nr_pages(head));
1635                         }
1636                 }
1637         }
1638
1639         /*
1640          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1641          * in the correct zone.
1642          */
1643         if (list_empty(&cma_page_list) && !isolation_error_count)
1644                 return ret;
1645
1646         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1647                 /*
1648                  * drop the above get_user_pages reference.
1649                  */
1650                 if (gup_flags & FOLL_PIN)
1651                         unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1652                 else
1653                         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1654                                 put_page(pages[i]);
1655
1656                 ret = migrate_pages(&cma_page_list, alloc_migration_target,
1657                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1658                                     MR_CONTIG_RANGE);
1659                 if (ret) {
1660                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1661                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1662                         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1663                 }
1664
1665                 /* We unpinned pages before migration, pin them again */
1666                 ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1667                                               NULL, gup_flags);
1668                 if (ret <= 0)
1669                         return ret;
1670                 nr_pages = ret;
1671         }
1672
1673         /*
1674          * check again because pages were unpinned, and we also might have
1675          * had isolation errors and need more pages to migrate.
1676          */
1677         goto check_again;
1678 }
1679 #else
1680 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1681                                         unsigned long start,
1682                                         unsigned long nr_pages,
1683                                         struct page **pages,
1684                                         struct vm_area_struct **vmas,
1685                                         unsigned int gup_flags)
1686 {
1687         return nr_pages;
1688 }
1689 #endif /* CONFIG_CMA */
1690
1691 /*
1692  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1693  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1694  */
1695 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1696                                   unsigned long start,
1697                                   unsigned long nr_pages,
1698                                   struct page **pages,
1699                                   struct vm_area_struct **vmas,
1700                                   unsigned int gup_flags)
1701 {
1702         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1703         unsigned long flags = 0;
1704         long rc, i;
1705
1706         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1707                 if (!pages)
1708                         return -EINVAL;
1709
1710                 if (!vmas_tmp) {
1711                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1712                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1713                                            GFP_KERNEL);
1714                         if (!vmas_tmp)
1715                                 return -ENOMEM;
1716                 }
1717                 flags = memalloc_nocma_save();
1718         }
1719
1720         rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1721                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1722
1723         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1724                 if (rc < 0)
1725                         goto out;
1726
1727                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1728                         if (gup_flags & FOLL_PIN)
1729                                 unpin_user_pages(pages, rc);
1730                         else
1731                                 for (i = 0; i < rc; i++)
1732                                         put_page(pages[i]);
1733                         rc = -EOPNOTSUPP;
1734                         goto out;
1735                 }
1736
1737                 rc = check_and_migrate_cma_pages(mm, start, rc, pages,
1738                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1739 out:
1740                 memalloc_nocma_restore(flags);
1741         }
1742
1743         if (vmas_tmp != vmas)
1744                 kfree(vmas_tmp);
1745         return rc;
1746 }
1747 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1748 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1749                                                   unsigned long start,
1750                                                   unsigned long nr_pages,
1751                                                   struct page **pages,
1752                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1753                                                   unsigned int flags)
1754 {
1755         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1756                                        NULL, flags);
1757 }
1758 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1759
1760 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1761 {
1762         /*
1763          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1764          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1765          */
1766         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1767                 return false;
1768         /*
1769          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1770          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1771          * FOLL_PIN.
1772          */
1773         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1774                 return false;
1775
1776         return true;
1777 }
1778
1779 #ifdef CONFIG_MMU
1780 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1781                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1782                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1783                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1784 {
1785         /*
1786          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1787          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1788          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1789          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1790          * allow what we can.
1791          */
1792         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1793                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1794                         return -EINVAL;
1795                 /*
1796                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1797                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1798                  */
1799                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1800                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1801                                              FOLL_REMOTE);
1802         }
1803
1804         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1805                                        locked,
1806                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1807 }
1808
1809 /**
1810  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1811  * @mm:         mm_struct of target mm
1812  * @start:      starting user address
1813  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1814  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1815  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1816  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1817  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1818  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1819  *              Or NULL if the caller does not require them.
1820  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1821  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1822  *              utilised. Lock must initially be held.
1823  *
1824  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1825  * number requested), or an error. Details about the return value:
1826  *
1827  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1828  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1829  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1830  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1831  *
1832  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1833  *
1834  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1835  *
1836  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1837  *
1838  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1839  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1840  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1841  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1842  *
1843  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1844  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1845  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1846  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1847  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1848  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1849  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1850  * locks can't be held over the syscall boundary.
1851  *
1852  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1853  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1854  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1855  *
1856  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1857  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1858  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1859  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1860  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1861  *
1862  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1863  *
1864  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1865  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1866  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1867  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1868  */
1869 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1870                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1871                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1872                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1873 {
1874         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1875                 return -EINVAL;
1876
1877         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1878                                        pages, vmas, locked);
1879 }
1880 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1881
1882 #else /* CONFIG_MMU */
1883 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1884                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1885                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1886                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1887 {
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1892                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1893                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1894                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1895 {
1896         return 0;
1897 }
1898 #endif /* !CONFIG_MMU */
1899
1900 /**
1901  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1902  * @start:      starting user address
1903  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1904  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1905  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1906  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1907  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1908  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1909  *              Or NULL if the caller does not require them.
1910  *
1911  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1912  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1913  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1914  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1915  */
1916 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1917                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1918                 struct vm_area_struct **vmas)
1919 {
1920         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1921                 return -EINVAL;
1922
1923         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1924                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1925 }
1926 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1927
1928 /**
1929  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1930  *
1931  *      mmap_read_lock(mm);
1932  *      do_something()
1933  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1934  *      mmap_read_unlock(mm);
1935  *
1936  *  to:
1937  *
1938  *      int locked = 1;
1939  *      mmap_read_lock(mm);
1940  *      do_something()
1941  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1942  *      if (locked)
1943  *          mmap_read_unlock(mm);
1944  *
1945  * @start:      starting user address
1946  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1947  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1948  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1949  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1950  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1951  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1952  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1953  *              utilised. Lock must initially be held.
1954  *
1955  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1956  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1957  * get_user_pages_unlocked().
1958  *
1959  */
1960 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1961                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1962                            int *locked)
1963 {
1964         /*
1965          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1966          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1967          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1968          * disallow this option for now.
1969          */
1970         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1971                 return -EINVAL;
1972         /*
1973          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1974          * never directly by the caller, so enforce that:
1975          */
1976         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1977                 return -EINVAL;
1978
1979         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1980                                        pages, NULL, locked,
1981                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1982 }
1983 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1984
1985 /*
1986  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1987  *
1988  *      mmap_read_lock(mm);
1989  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1990  *      mmap_read_unlock(mm);
1991  *
1992  *  with:
1993  *
1994  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
1995  *
1996  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1997  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1998  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1999  */
2000 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2001                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2002 {
2003         struct mm_struct *mm = current->mm;
2004         int locked = 1;
2005         long ret;
2006
2007         /*
2008          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2009          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2010          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2011          * disallow this option for now.
2012          */
2013         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2014                 return -EINVAL;
2015
2016         mmap_read_lock(mm);
2017         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2018                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2019         if (locked)
2020                 mmap_read_unlock(mm);
2021         return ret;
2022 }
2023 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2024
2025 /*
2026  * Fast GUP
2027  *
2028  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2029  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2030  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2031  * block any THP splits.
2032  *
2033  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2034  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2035  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2036  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2037  *
2038  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2039  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2040  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2041  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2042  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2043  *
2044  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2045  * are currently made:
2046  *
2047  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2048  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2049  *
2050  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2051  *
2052  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2053  *
2054  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2055  *
2056  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2057  */
2058 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2059 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2060
2061 /*
2062  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2063  *
2064  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2065  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2066  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2067  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2068  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2069  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2070  * that we are blocking by holding interrupts off.
2071  *
2072  * Setting ptes from not present to present goes:
2073  *
2074  *   ptep->pte_high = h;
2075  *   smp_wmb();
2076  *   ptep->pte_low = l;
2077  *
2078  * And present to not present goes:
2079  *
2080  *   ptep->pte_low = 0;
2081  *   smp_wmb();
2082  *   ptep->pte_high = 0;
2083  *
2084  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2085  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2086  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2087  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2088  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2089  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2090  * operates on present ptes we're safe.
2091  */
2092 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2093 {
2094         pte_t pte;
2095
2096         do {
2097                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2098                 smp_rmb();
2099                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2100                 smp_rmb();
2101         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2102
2103         return pte;
2104 }
2105 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2106 /*
2107  * We require that the PTE can be read atomically.
2108  */
2109 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2110 {
2111         return ptep_get(ptep);
2112 }
2113 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2114
2115 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2116                                             unsigned int flags,
2117                                             struct page **pages)
2118 {
2119         while ((*nr) - nr_start) {
2120                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2121
2122                 ClearPageReferenced(page);
2123                 if (flags & FOLL_PIN)
2124                         unpin_user_page(page);
2125                 else
2126                         put_page(page);
2127         }
2128 }
2129
2130 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2131 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2132                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2133 {
2134         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2135         int nr_start = *nr, ret = 0;
2136         pte_t *ptep, *ptem;
2137
2138         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2139         do {
2140                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2141                 struct page *head, *page;
2142
2143                 /*
2144                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2145                  * path using the pte_protnone check.
2146                  */
2147                 if (pte_protnone(pte))
2148                         goto pte_unmap;
2149
2150                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2151                         goto pte_unmap;
2152
2153                 if (pte_devmap(pte)) {
2154                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2155                                 goto pte_unmap;
2156
2157                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2158                         if (unlikely(!pgmap)) {
2159                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2160                                 goto pte_unmap;
2161                         }
2162                 } else if (pte_special(pte))
2163                         goto pte_unmap;
2164
2165                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2166                 page = pte_page(pte);
2167
2168                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2169                 if (!head)
2170                         goto pte_unmap;
2171
2172                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2173                         put_compound_head(head, 1, flags);
2174                         goto pte_unmap;
2175                 }
2176
2177                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2178
2179                 /*
2180                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2181                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2182                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2183                  * details.
2184                  */
2185                 if (flags & FOLL_PIN) {
2186                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2187                         if (ret) {
2188                                 unpin_user_page(page);
2189                                 goto pte_unmap;
2190                         }
2191                 }
2192                 SetPageReferenced(page);
2193                 pages[*nr] = page;
2194                 (*nr)++;
2195
2196         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2197
2198         ret = 1;
2199
2200 pte_unmap:
2201         if (pgmap)
2202                 put_dev_pagemap(pgmap);
2203         pte_unmap(ptem);
2204         return ret;
2205 }
2206 #else
2207
2208 /*
2209  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2210  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2211  * to be special.
2212  *
2213  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2214  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2215  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2216  */
2217 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2218                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2219 {
2220         return 0;
2221 }
2222 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2223
2224 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2225 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2226                              unsigned long end, unsigned int flags,
2227                              struct page **pages, int *nr)
2228 {
2229         int nr_start = *nr;
2230         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2231
2232         do {
2233                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2234
2235                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2236                 if (unlikely(!pgmap)) {
2237                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2238                         return 0;
2239                 }
2240                 SetPageReferenced(page);
2241                 pages[*nr] = page;
2242                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2243                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2244                         return 0;
2245                 }
2246                 (*nr)++;
2247                 pfn++;
2248         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2249
2250         if (pgmap)
2251                 put_dev_pagemap(pgmap);
2252         return 1;
2253 }
2254
2255 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2256                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2257                                  struct page **pages, int *nr)
2258 {
2259         unsigned long fault_pfn;
2260         int nr_start = *nr;
2261
2262         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2263         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2264                 return 0;
2265
2266         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2267                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2268                 return 0;
2269         }
2270         return 1;
2271 }
2272
2273 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2274                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2275                                  struct page **pages, int *nr)
2276 {
2277         unsigned long fault_pfn;
2278         int nr_start = *nr;
2279
2280         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2281         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2282                 return 0;
2283
2284         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2285                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2286                 return 0;
2287         }
2288         return 1;
2289 }
2290 #else
2291 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2292                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2293                                  struct page **pages, int *nr)
2294 {
2295         BUILD_BUG();
2296         return 0;
2297 }
2298
2299 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2300                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2301                                  struct page **pages, int *nr)
2302 {
2303         BUILD_BUG();
2304         return 0;
2305 }
2306 #endif
2307
2308 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2309                            unsigned long end, struct page **pages)
2310 {
2311         int nr;
2312
2313         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2314                 pages[nr++] = page++;
2315
2316         return nr;
2317 }
2318
2319 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2320 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2321                                       unsigned long sz)
2322 {
2323         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2324         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2325 }
2326
2327 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2328                        unsigned long end, unsigned int flags,
2329                        struct page **pages, int *nr)
2330 {
2331         unsigned long pte_end;
2332         struct page *head, *page;
2333         pte_t pte;
2334         int refs;
2335
2336         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2337         if (pte_end < end)
2338                 end = pte_end;
2339
2340         pte = huge_ptep_get(ptep);
2341
2342         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2343                 return 0;
2344
2345         /* hugepages are never "special" */
2346         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2347
2348         head = pte_page(pte);
2349         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2350         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2351
2352         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2353         if (!head)
2354                 return 0;
2355
2356         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2357                 put_compound_head(head, refs, flags);
2358                 return 0;
2359         }
2360
2361         *nr += refs;
2362         SetPageReferenced(head);
2363         return 1;
2364 }
2365
2366 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2367                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2368                 struct page **pages, int *nr)
2369 {
2370         pte_t *ptep;
2371         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2372         unsigned long next;
2373
2374         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2375         do {
2376                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2377                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2378                         return 0;
2379         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2380
2381         return 1;
2382 }
2383 #else
2384 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2385                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2386                 struct page **pages, int *nr)
2387 {
2388         return 0;
2389 }
2390 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2391
2392 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2393                         unsigned long end, unsigned int flags,
2394                         struct page **pages, int *nr)
2395 {
2396         struct page *head, *page;
2397         int refs;
2398
2399         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2400                 return 0;
2401
2402         if (pmd_devmap(orig)) {
2403                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2404                         return 0;
2405                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2406                                              pages, nr);
2407         }
2408
2409         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2410         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2411
2412         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2413         if (!head)
2414                 return 0;
2415
2416         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2417                 put_compound_head(head, refs, flags);
2418                 return 0;
2419         }
2420
2421         *nr += refs;
2422         SetPageReferenced(head);
2423         return 1;
2424 }
2425
2426 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2427                         unsigned long end, unsigned int flags,
2428                         struct page **pages, int *nr)
2429 {
2430         struct page *head, *page;
2431         int refs;
2432
2433         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2434                 return 0;
2435
2436         if (pud_devmap(orig)) {
2437                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2438                         return 0;
2439                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2440                                              pages, nr);
2441         }
2442
2443         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2444         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2445
2446         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2447         if (!head)
2448                 return 0;
2449
2450         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2451                 put_compound_head(head, refs, flags);
2452                 return 0;
2453         }
2454
2455         *nr += refs;
2456         SetPageReferenced(head);
2457         return 1;
2458 }
2459
2460 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2461                         unsigned long end, unsigned int flags,
2462                         struct page **pages, int *nr)
2463 {
2464         int refs;
2465         struct page *head, *page;
2466
2467         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2468                 return 0;
2469
2470         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2471
2472         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2473         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2474
2475         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2476         if (!head)
2477                 return 0;
2478
2479         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2480                 put_compound_head(head, refs, flags);
2481                 return 0;
2482         }
2483
2484         *nr += refs;
2485         SetPageReferenced(head);
2486         return 1;
2487 }
2488
2489 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2490                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2491 {
2492         unsigned long next;
2493         pmd_t *pmdp;
2494
2495         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2496         do {
2497                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2498
2499                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2500                 if (!pmd_present(pmd))
2501                         return 0;
2502
2503                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2504                              pmd_devmap(pmd))) {
2505                         /*
2506                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2507                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2508                          * can be serialised against THP migration.
2509                          */
2510                         if (pmd_protnone(pmd))
2511                                 return 0;
2512
2513                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2514                                 pages, nr))
2515                                 return 0;
2516
2517                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2518                         /*
2519                          * architecture have different format for hugetlbfs
2520                          * pmd format and THP pmd format
2521                          */
2522                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2523                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2524                                 return 0;
2525                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2526                         return 0;
2527         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2528
2529         return 1;
2530 }
2531
2532 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2533                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2534 {
2535         unsigned long next;
2536         pud_t *pudp;
2537
2538         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2539         do {
2540                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2541
2542                 next = pud_addr_end(addr, end);
2543                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2544                         return 0;
2545                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2546                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2547                                           pages, nr))
2548                                 return 0;
2549                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2550                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2551                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2552                                 return 0;
2553                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2554                         return 0;
2555         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2556
2557         return 1;
2558 }
2559
2560 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2561                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2562 {
2563         unsigned long next;
2564         p4d_t *p4dp;
2565
2566         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2567         do {
2568                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2569
2570                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2571                 if (p4d_none(p4d))
2572                         return 0;
2573                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2574                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2575                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2576                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2577                                 return 0;
2578                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2579                         return 0;
2580         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2581
2582         return 1;
2583 }
2584
2585 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2586                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2587 {
2588         unsigned long next;
2589         pgd_t *pgdp;
2590
2591         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2592         do {
2593                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2594
2595                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2596                 if (pgd_none(pgd))
2597                         return;
2598                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2599                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2600                                           pages, nr))
2601                                 return;
2602                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2603                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2604                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2605                                 return;
2606                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2607                         return;
2608         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2609 }
2610 #else
2611 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2612                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2613 {
2614 }
2615 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2616
2617 #ifndef gup_fast_permitted
2618 /*
2619  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2620  * we need to fall back to the slow version:
2621  */
2622 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2623 {
2624         return true;
2625 }
2626 #endif
2627
2628 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2629                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2630 {
2631         int ret;
2632
2633         /*
2634          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2635          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2636          */
2637         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2638                 mmap_read_lock(current->mm);
2639                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2640                                             start, nr_pages,
2641                                             pages, NULL, gup_flags);
2642                 mmap_read_unlock(current->mm);
2643         } else {
2644                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2645                                               pages, gup_flags);
2646         }
2647
2648         return ret;
2649 }
2650
2651 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2652                                             unsigned long end,
2653                                             unsigned int gup_flags,
2654                                             struct page **pages)
2655 {
2656         unsigned long flags;
2657         int nr_pinned = 0;
2658         unsigned seq;
2659
2660         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2661             !gup_fast_permitted(start, end))
2662                 return 0;
2663
2664         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2665                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2666                 if (seq & 1)
2667                         return 0;
2668         }
2669
2670         /*
2671          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2672          * general purpose use of this routine.
2673          *
2674          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2675          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2676          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2677          *
2678          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2679          * that come from THPs splitting.
2680          */
2681         local_irq_save(flags);
2682         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2683         local_irq_restore(flags);
2684
2685         /*
2686          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2687          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2688          */
2689         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2690                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2691                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2692                         return 0;
2693                 }
2694         }
2695         return nr_pinned;
2696 }
2697
2698 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2699                                         unsigned long nr_pages,
2700                                         unsigned int gup_flags,
2701                                         struct page **pages)
2702 {
2703         unsigned long len, end;
2704         unsigned long nr_pinned;
2705         int ret;
2706
2707         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2708                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2709                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2710                 return -EINVAL;
2711
2712         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2713                 atomic_set(&current->mm->has_pinned, 1);
2714
2715         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2716                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2717
2718         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2719         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2720         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2721                 return 0;
2722         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2723                 return -EFAULT;
2724
2725         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2726         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2727                 return nr_pinned;
2728
2729         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2730         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2731         pages += nr_pinned;
2732         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2733                                       pages);
2734         if (ret < 0) {
2735                 /*
2736                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2737                  * returning -errno is not an option
2738                  */
2739                 if (nr_pinned)
2740                         return nr_pinned;
2741                 return ret;
2742         }
2743         return ret + nr_pinned;
2744 }
2745
2746 /**
2747  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2748  * @start:      starting user address
2749  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2750  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2751  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2752  *              Should be at least nr_pages long.
2753  *
2754  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2755  * the regular GUP.
2756  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2757  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2758  *
2759  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2760  * pages pinned.
2761  *
2762  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2763  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2764  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2765  */
2766 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2767                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2768 {
2769         int nr_pinned;
2770         /*
2771          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2772          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2773          *
2774          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2775          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2776          */
2777         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2778
2779         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2780                                                  pages);
2781
2782         /*
2783          * As specified in the API description above, this routine is not
2784          * allowed to return negative values. However, the common core
2785          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2786          * Therefore, correct for that here:
2787          */
2788         if (nr_pinned < 0)
2789                 nr_pinned = 0;
2790
2791         return nr_pinned;
2792 }
2793 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2794
2795 /**
2796  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2797  * @start:      starting user address
2798  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2799  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2800  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2801  *              Should be at least nr_pages long.
2802  *
2803  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2804  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2805  * calling get_user_pages().
2806  *
2807  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2808  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2809  * -errno.
2810  */
2811 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2812                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2813 {
2814         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2815                 return -EINVAL;
2816
2817         /*
2818          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2819          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2820          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2821          * request.
2822          */
2823         gup_flags |= FOLL_GET;
2824         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2825 }
2826 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2827
2828 /**
2829  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2830  *
2831  * @start:      starting user address
2832  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2833  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2834  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2835  *              Should be at least nr_pages long.
2836  *
2837  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2838  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2839  * the arguments here are identical.
2840  *
2841  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2842  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2843  */
2844 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2845                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2846 {
2847         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2848         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2849                 return -EINVAL;
2850
2851         gup_flags |= FOLL_PIN;
2852         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2853 }
2854 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2855
2856 /*
2857  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2858  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2859  *
2860  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2861  */
2862 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2863                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2864 {
2865         int nr_pinned;
2866
2867         /*
2868          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2869          * rules require returning 0, rather than -errno:
2870          */
2871         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2872                 return 0;
2873         /*
2874          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2875          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2876          */
2877         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2878         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2879                                                  pages);
2880         /*
2881          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2882          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2883          * correct for that here:
2884          */
2885         if (nr_pinned < 0)
2886                 nr_pinned = 0;
2887
2888         return nr_pinned;
2889 }
2890 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2891
2892 /**
2893  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2894  *
2895  * @mm:         mm_struct of target mm
2896  * @start:      starting user address
2897  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2898  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2899  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2900  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2901  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2902  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2903  *              Or NULL if the caller does not require them.
2904  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2905  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2906  *              utilised. Lock must initially be held.
2907  *
2908  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2909  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2910  * the arguments here are identical.
2911  *
2912  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2913  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2914  */
2915 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2916                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2917                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2918                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2919 {
2920         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2921         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2922                 return -EINVAL;
2923
2924         gup_flags |= FOLL_PIN;
2925         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2926                                        pages, vmas, locked);
2927 }
2928 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2929
2930 /**
2931  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2932  *
2933  * @start:      starting user address
2934  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2935  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2936  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2937  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2938  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2939  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2940  *              Or NULL if the caller does not require them.
2941  *
2942  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2943  * FOLL_PIN is set.
2944  *
2945  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2946  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2947  */
2948 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2949                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2950                     struct vm_area_struct **vmas)
2951 {
2952         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2953         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2954                 return -EINVAL;
2955
2956         gup_flags |= FOLL_PIN;
2957         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2958                                      pages, vmas, gup_flags);
2959 }
2960 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2961
2962 /*
2963  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2964  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2965  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2966  */
2967 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2968                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2969 {
2970         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2971         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2972                 return -EINVAL;
2973
2974         gup_flags |= FOLL_PIN;
2975         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2976 }
2977 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2978
2979 /*
2980  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2981  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2982  * FOLL_GET.
2983  */
2984 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2985                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2986                            int *locked)
2987 {
2988         /*
2989          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2990          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2991          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2992          * disallow this option for now.
2993          */
2994         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2995                 return -EINVAL;
2996
2997         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2998         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2999                 return -EINVAL;
3000
3001         gup_flags |= FOLL_PIN;
3002         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3003                                        pages, NULL, locked,
3004                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3005 }
3006 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);