mm: lock a vma before stack expansion
[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 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21 #include <linux/shmem_fs.h>
22
23 #include <asm/mmu_context.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25
26 #include "internal.h"
27
28 struct follow_page_context {
29         struct dev_pagemap *pgmap;
30         unsigned int page_mask;
31 };
32
33 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
34                                              unsigned long npages)
35 {
36         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
37                 return;
38
39         /*
40          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
41          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
42          * stick around until the page is freed.
43          *
44          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
45          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
46          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
47          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
48          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
49          * neither is the case, there is certainly something wrong.
50          */
51         for (; npages; npages--, pages++) {
52                 struct page *page = *pages;
53                 struct folio *folio = page_folio(page);
54
55                 if (is_zero_page(page) ||
56                     !folio_test_anon(folio))
57                         continue;
58                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
59                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
60                 else
61                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
62                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
63                                        !PageAnonExclusive(page), page);
64         }
65 }
66
67 /*
68  * Return the folio with ref appropriately incremented,
69  * or NULL if that failed.
70  */
71 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
72 {
73         struct folio *folio;
74
75 retry:
76         folio = page_folio(page);
77         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
78                 return NULL;
79         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
80                 return NULL;
81
82         /*
83          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
84          * could be that between calling page_folio() and the refcount
85          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
86          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
87          * we were given anymore.
88          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
89          * belongs to this folio.
90          */
91         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
92                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
93                         folio_put_refs(folio, refs);
94                 goto retry;
95         }
96
97         return folio;
98 }
99
100 /**
101  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
116  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
117  *
118  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
119  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
120  *
121  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
122  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
123  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
124  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
125  */
126 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
127 {
128         struct folio *folio;
129
130         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == 0))
131                 return NULL;
132
133         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
134                 return NULL;
135
136         if (flags & FOLL_GET)
137                 return try_get_folio(page, refs);
138
139         /* FOLL_PIN is set */
140
141         /*
142          * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
143          * and it is used in a *lot* of places.
144          */
145         if (is_zero_page(page))
146                 return page_folio(page);
147
148         folio = try_get_folio(page, refs);
149         if (!folio)
150                 return NULL;
151
152         /*
153          * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
154          * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
155          * path.
156          */
157         if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
158                      !folio_is_longterm_pinnable(folio))) {
159                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
160                         folio_put_refs(folio, refs);
161                 return NULL;
162         }
163
164         /*
165          * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
166          *
167          * However, be sure to *also* increment the normal folio
168          * refcount field at least once, so that the folio really
169          * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
170          * try_get_folio() is left intact.
171          */
172         if (folio_test_large(folio))
173                 atomic_add(refs, &folio->_pincount);
174         else
175                 folio_ref_add(folio,
176                                 refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
177         /*
178          * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
179          * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
180          * barrier in page_try_share_anon_rmap().
181          */
182         smp_mb__after_atomic();
183
184         node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
185
186         return folio;
187 }
188
189 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
190 {
191         if (flags & FOLL_PIN) {
192                 if (is_zero_folio(folio))
193                         return;
194                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
195                 if (folio_test_large(folio))
196                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
197                 else
198                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
199         }
200
201         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
202                 folio_put_refs(folio, refs);
203 }
204
205 /**
206  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
207  * @page:    pointer to page to be grabbed
208  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
209  *
210  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
211  *
212  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
213  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
214  *
215  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
216  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
217  * "refs=1".
218  *
219  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
220  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
221  *
222  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the page could not
223  *                      be grabbed.
224  */
225 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
226 {
227         struct folio *folio = page_folio(page);
228
229         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
230                 return -ENOMEM;
231
232         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
233                 return -EREMOTEIO;
234
235         if (flags & FOLL_GET)
236                 folio_ref_inc(folio);
237         else if (flags & FOLL_PIN) {
238                 /*
239                  * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
240                  * and it is used in a *lot* of places.
241                  */
242                 if (is_zero_page(page))
243                         return 0;
244
245                 /*
246                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
247                  * increment the normal page refcount field at least once,
248                  * so that the page really is pinned.
249                  */
250                 if (folio_test_large(folio)) {
251                         folio_ref_add(folio, 1);
252                         atomic_add(1, &folio->_pincount);
253                 } else {
254                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
255                 }
256
257                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
258         }
259
260         return 0;
261 }
262
263 /**
264  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
265  * @page:            pointer to page to be released
266  *
267  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
268  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
269  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
270  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
271  */
272 void unpin_user_page(struct page *page)
273 {
274         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
275         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
278
279 /**
280  * folio_add_pin - Try to get an additional pin on a pinned folio
281  * @folio: The folio to be pinned
282  *
283  * Get an additional pin on a folio we already have a pin on.  Makes no change
284  * if the folio is a zero_page.
285  */
286 void folio_add_pin(struct folio *folio)
287 {
288         if (is_zero_folio(folio))
289                 return;
290
291         /*
292          * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also* increment the normal
293          * page refcount field at least once, so that the page really is
294          * pinned.
295          */
296         if (folio_test_large(folio)) {
297                 WARN_ON_ONCE(atomic_read(&folio->_pincount) < 1);
298                 folio_ref_inc(folio);
299                 atomic_inc(&folio->_pincount);
300         } else {
301                 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
302                 folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
303         }
304 }
305
306 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
307                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
308 {
309         struct page *next = nth_page(start, i);
310         struct folio *folio = page_folio(next);
311         unsigned int nr = 1;
312
313         if (folio_test_large(folio))
314                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
315                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
316
317         *ntails = nr;
318         return folio;
319 }
320
321 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
322                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
323 {
324         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
325         unsigned int nr;
326
327         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
328                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
329                         break;
330         }
331
332         *ntails = nr - i;
333         return folio;
334 }
335
336 /**
337  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
338  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
339  * @npages: number of pages in the @pages array.
340  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
341  *
342  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
343  * variants called on that page.
344  *
345  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
346  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
347  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
348  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
349  *
350  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
351  *
352  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
353  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
354  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
355  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
356  *
357  */
358 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
359                                  bool make_dirty)
360 {
361         unsigned long i;
362         struct folio *folio;
363         unsigned int nr;
364
365         if (!make_dirty) {
366                 unpin_user_pages(pages, npages);
367                 return;
368         }
369
370         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
371         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
372                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
373                 /*
374                  * Checking PageDirty at this point may race with
375                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
376                  * cases:
377                  *
378                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
379                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
380                  * because clear_page_dirty_for_io() called
381                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
382                  * However, now the page is going to get written back,
383                  * which meets the original intention of setting it
384                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
385                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
386                  * back.
387                  *
388                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
389                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
390                  * written back, so it gets written back again in the
391                  * next writeback cycle. This is harmless.
392                  */
393                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
394                         folio_lock(folio);
395                         folio_mark_dirty(folio);
396                         folio_unlock(folio);
397                 }
398                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
399         }
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
402
403 /**
404  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
405  * gup-pinned page range
406  *
407  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
408  * @npages: number of consecutive pages to release.
409  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
410  *
411  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
412  * pin_user_pages() variants called on that page.
413  *
414  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
415  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
416  * page range was previously listed as clean.
417  *
418  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
419  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
420  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
421  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
422  *
423  */
424 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
425                                       bool make_dirty)
426 {
427         unsigned long i;
428         struct folio *folio;
429         unsigned int nr;
430
431         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
432                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
433                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
434                         folio_lock(folio);
435                         folio_mark_dirty(folio);
436                         folio_unlock(folio);
437                 }
438                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
439         }
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
442
443 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
444 {
445         unsigned long i;
446         struct folio *folio;
447         unsigned int nr;
448
449         /*
450          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
451          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
452          * which is why we're unpinning after all.
453          */
454         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
455                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
456                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
457         }
458 }
459
460 /**
461  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
462  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
463  * @npages: number of pages in the @pages array.
464  *
465  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
466  *
467  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
468  */
469 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
470 {
471         unsigned long i;
472         struct folio *folio;
473         unsigned int nr;
474
475         /*
476          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
477          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
478          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
479          */
480         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
481                 return;
482
483         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
484         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
485                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
486                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
487         }
488 }
489 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
490
491 /*
492  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
493  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
494  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
495  */
496 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
497 {
498         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
499                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
500 }
501
502 #ifdef CONFIG_MMU
503 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
504                 unsigned int flags)
505 {
506         /*
507          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
508          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
509          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
510          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
511          * But we can only make this optimization where a hole would surely
512          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
513          */
514         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
515                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
516                 return ERR_PTR(-EFAULT);
517         return NULL;
518 }
519
520 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
521                 pte_t *pte, unsigned int flags)
522 {
523         if (flags & FOLL_TOUCH) {
524                 pte_t orig_entry = ptep_get(pte);
525                 pte_t entry = orig_entry;
526
527                 if (flags & FOLL_WRITE)
528                         entry = pte_mkdirty(entry);
529                 entry = pte_mkyoung(entry);
530
531                 if (!pte_same(orig_entry, entry)) {
532                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
533                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
534                 }
535         }
536
537         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
538         return -EEXIST;
539 }
540
541 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
542 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
543                                         struct vm_area_struct *vma,
544                                         unsigned int flags)
545 {
546         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
547         if (pte_write(pte))
548                 return true;
549
550         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
551         if (!(flags & FOLL_FORCE))
552                 return false;
553
554         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
555         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
556                 return false;
557
558         /* ... or read-only private ones */
559         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
560                 return false;
561
562         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
563         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
564                 return false;
565
566         /*
567          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
568          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
569          */
570         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
571                 return false;
572
573         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
574         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
575                 return false;
576         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
577 }
578
579 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
580                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
581                 struct dev_pagemap **pgmap)
582 {
583         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
584         struct page *page;
585         spinlock_t *ptl;
586         pte_t *ptep, pte;
587         int ret;
588
589         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
590         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
591                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
592                 return ERR_PTR(-EINVAL);
593
594         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
595         if (!ptep)
596                 return no_page_table(vma, flags);
597         pte = ptep_get(ptep);
598         if (!pte_present(pte))
599                 goto no_page;
600         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(flags))
601                 goto no_page;
602
603         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
604
605         /*
606          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
607          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
608          */
609         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
610             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
611                 page = NULL;
612                 goto out;
613         }
614
615         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
616                 /*
617                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
618                  * case since they are only valid while holding the pgmap
619                  * reference.
620                  */
621                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
622                 if (*pgmap)
623                         page = pte_page(pte);
624                 else
625                         goto no_page;
626         } else if (unlikely(!page)) {
627                 if (flags & FOLL_DUMP) {
628                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
629                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
630                         goto out;
631                 }
632
633                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
634                         page = pte_page(pte);
635                 } else {
636                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
637                         page = ERR_PTR(ret);
638                         goto out;
639                 }
640         }
641
642         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
643                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
644                 goto out;
645         }
646
647         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
648                        !PageAnonExclusive(page), page);
649
650         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
651         ret = try_grab_page(page, flags);
652         if (unlikely(ret)) {
653                 page = ERR_PTR(ret);
654                 goto out;
655         }
656
657         /*
658          * We need to make the page accessible if and only if we are going
659          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
660          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
661          */
662         if (flags & FOLL_PIN) {
663                 ret = arch_make_page_accessible(page);
664                 if (ret) {
665                         unpin_user_page(page);
666                         page = ERR_PTR(ret);
667                         goto out;
668                 }
669         }
670         if (flags & FOLL_TOUCH) {
671                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
672                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
673                         set_page_dirty(page);
674                 /*
675                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
676                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
677                  * mark_page_accessed().
678                  */
679                 mark_page_accessed(page);
680         }
681 out:
682         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
683         return page;
684 no_page:
685         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
686         if (!pte_none(pte))
687                 return NULL;
688         return no_page_table(vma, flags);
689 }
690
691 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
692                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
693                                     unsigned int flags,
694                                     struct follow_page_context *ctx)
695 {
696         pmd_t *pmd, pmdval;
697         spinlock_t *ptl;
698         struct page *page;
699         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
700
701         pmd = pmd_offset(pudp, address);
702         pmdval = pmdp_get_lockless(pmd);
703         if (pmd_none(pmdval))
704                 return no_page_table(vma, flags);
705         if (!pmd_present(pmdval))
706                 return no_page_table(vma, flags);
707         if (pmd_devmap(pmdval)) {
708                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
709                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
710                 spin_unlock(ptl);
711                 if (page)
712                         return page;
713         }
714         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
715                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
716
717         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(flags))
718                 return no_page_table(vma, flags);
719
720         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
721         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
722                 spin_unlock(ptl);
723                 return no_page_table(vma, flags);
724         }
725         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
726                 spin_unlock(ptl);
727                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
728         }
729         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
730                 spin_unlock(ptl);
731                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
732                 /* If pmd was left empty, stuff a page table in there quickly */
733                 return pte_alloc(mm, pmd) ? ERR_PTR(-ENOMEM) :
734                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
735         }
736         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
737         spin_unlock(ptl);
738         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
739         return page;
740 }
741
742 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
743                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
744                                     unsigned int flags,
745                                     struct follow_page_context *ctx)
746 {
747         pud_t *pud;
748         spinlock_t *ptl;
749         struct page *page;
750         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
751
752         pud = pud_offset(p4dp, address);
753         if (pud_none(*pud))
754                 return no_page_table(vma, flags);
755         if (pud_devmap(*pud)) {
756                 ptl = pud_lock(mm, pud);
757                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
758                 spin_unlock(ptl);
759                 if (page)
760                         return page;
761         }
762         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
763                 return no_page_table(vma, flags);
764
765         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
766 }
767
768 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
769                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
770                                     unsigned int flags,
771                                     struct follow_page_context *ctx)
772 {
773         p4d_t *p4d;
774
775         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
776         if (p4d_none(*p4d))
777                 return no_page_table(vma, flags);
778         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
779         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
780                 return no_page_table(vma, flags);
781
782         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
783 }
784
785 /**
786  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
787  * @vma: vm_area_struct mapping @address
788  * @address: virtual address to look up
789  * @flags: flags modifying lookup behaviour
790  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
791  *       pointer to output page_mask
792  *
793  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
794  *
795  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
796  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
797  *
798  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
799  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
800  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
801  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
802  *
803  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
804  *
805  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
806  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
807  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
808  */
809 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
810                               unsigned long address, unsigned int flags,
811                               struct follow_page_context *ctx)
812 {
813         pgd_t *pgd;
814         struct page *page;
815         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
816
817         ctx->page_mask = 0;
818
819         /*
820          * Call hugetlb_follow_page_mask for hugetlb vmas as it will use
821          * special hugetlb page table walking code.  This eliminates the
822          * need to check for hugetlb entries in the general walking code.
823          *
824          * hugetlb_follow_page_mask is only for follow_page() handling here.
825          * Ordinary GUP uses follow_hugetlb_page for hugetlb processing.
826          */
827         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
828                 page = hugetlb_follow_page_mask(vma, address, flags);
829                 if (!page)
830                         page = no_page_table(vma, flags);
831                 return page;
832         }
833
834         pgd = pgd_offset(mm, address);
835
836         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
837                 return no_page_table(vma, flags);
838
839         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
840 }
841
842 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
843                          unsigned int foll_flags)
844 {
845         struct follow_page_context ctx = { NULL };
846         struct page *page;
847
848         if (vma_is_secretmem(vma))
849                 return NULL;
850
851         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
852                 return NULL;
853
854         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
855         if (ctx.pgmap)
856                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
857         return page;
858 }
859
860 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
861                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
862                 struct page **page)
863 {
864         pgd_t *pgd;
865         p4d_t *p4d;
866         pud_t *pud;
867         pmd_t *pmd;
868         pte_t *pte;
869         pte_t entry;
870         int ret = -EFAULT;
871
872         /* user gate pages are read-only */
873         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
874                 return -EFAULT;
875         if (address > TASK_SIZE)
876                 pgd = pgd_offset_k(address);
877         else
878                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
879         if (pgd_none(*pgd))
880                 return -EFAULT;
881         p4d = p4d_offset(pgd, address);
882         if (p4d_none(*p4d))
883                 return -EFAULT;
884         pud = pud_offset(p4d, address);
885         if (pud_none(*pud))
886                 return -EFAULT;
887         pmd = pmd_offset(pud, address);
888         if (!pmd_present(*pmd))
889                 return -EFAULT;
890         pte = pte_offset_map(pmd, address);
891         if (!pte)
892                 return -EFAULT;
893         entry = ptep_get(pte);
894         if (pte_none(entry))
895                 goto unmap;
896         *vma = get_gate_vma(mm);
897         if (!page)
898                 goto out;
899         *page = vm_normal_page(*vma, address, entry);
900         if (!*page) {
901                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(entry)))
902                         goto unmap;
903                 *page = pte_page(entry);
904         }
905         ret = try_grab_page(*page, gup_flags);
906         if (unlikely(ret))
907                 goto unmap;
908 out:
909         ret = 0;
910 unmap:
911         pte_unmap(pte);
912         return ret;
913 }
914
915 /*
916  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
917  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
918  * to 0 and -EBUSY returned.
919  */
920 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
921                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
922                 int *locked)
923 {
924         unsigned int fault_flags = 0;
925         vm_fault_t ret;
926
927         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
928                 return -EFAULT;
929         if (*flags & FOLL_WRITE)
930                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
931         if (*flags & FOLL_REMOTE)
932                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
933         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
934                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
935                 /*
936                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
937                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
938                  * That's because some callers may not be prepared to
939                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
940                  */
941                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
942                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
943         }
944         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
945                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
946         if (*flags & FOLL_TRIED) {
947                 /*
948                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
949                  * can co-exist
950                  */
951                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
952         }
953         if (unshare) {
954                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
955                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
956                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
957         }
958
959         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
960
961         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
962                 /*
963                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
964                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
965                  */
966                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
967                 *locked = 0;
968
969                 /*
970                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
971                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
972                  * what has happened - we've just fully completed a page
973                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
974                  * that we want to take the mmap lock _again_.
975                  */
976                 return -EAGAIN;
977         }
978
979         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
980                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
981
982                 if (err)
983                         return err;
984                 BUG();
985         }
986
987         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
988                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
989                         *locked = 0;
990                 return -EBUSY;
991         }
992
993         return 0;
994 }
995
996 /*
997  * Writing to file-backed mappings which require folio dirty tracking using GUP
998  * is a fundamentally broken operation, as kernel write access to GUP mappings
999  * do not adhere to the semantics expected by a file system.
1000  *
1001  * Consider the following scenario:-
1002  *
1003  * 1. A folio is written to via GUP which write-faults the memory, notifying
1004  *    the file system and dirtying the folio.
1005  * 2. Later, writeback is triggered, resulting in the folio being cleaned and
1006  *    the PTE being marked read-only.
1007  * 3. The GUP caller writes to the folio, as it is mapped read/write via the
1008  *    direct mapping.
1009  * 4. The GUP caller, now done with the page, unpins it and sets it dirty
1010  *    (though it does not have to).
1011  *
1012  * This results in both data being written to a folio without writenotify, and
1013  * the folio being dirtied unexpectedly (if the caller decides to do so).
1014  */
1015 static bool writable_file_mapping_allowed(struct vm_area_struct *vma,
1016                                           unsigned long gup_flags)
1017 {
1018         /*
1019          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
1020          * pin is the most egregious case so this is the case we disallow.
1021          */
1022         if ((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM)) !=
1023             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM))
1024                 return true;
1025
1026         /*
1027          * If the VMA does not require dirty tracking then no problematic write
1028          * can occur either.
1029          */
1030         return !vma_needs_dirty_tracking(vma);
1031 }
1032
1033 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1034 {
1035         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1036         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1037         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1038         bool vma_anon = vma_is_anonymous(vma);
1039
1040         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1041                 return -EFAULT;
1042
1043         if ((gup_flags & FOLL_ANON) && !vma_anon)
1044                 return -EFAULT;
1045
1046         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1047                 return -EOPNOTSUPP;
1048
1049         if (vma_is_secretmem(vma))
1050                 return -EFAULT;
1051
1052         if (write) {
1053                 if (!vma_anon &&
1054                     !writable_file_mapping_allowed(vma, gup_flags))
1055                         return -EFAULT;
1056
1057                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
1058                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1059                                 return -EFAULT;
1060                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
1061                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1062                                 return -EFAULT;
1063                         /*
1064                          * We used to let the write,force case do COW in a
1065                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1066                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1067                          * executable, without corrupting the file (yet only
1068                          * when that file had been opened for writing!).
1069                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1070                          * just reject it.
1071                          */
1072                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1073                                 return -EFAULT;
1074                 }
1075         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1076                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1077                         return -EFAULT;
1078                 /*
1079                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1080                  * have VM_MAYREAD set?
1081                  */
1082                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1083                         return -EFAULT;
1084         }
1085         /*
1086          * gups are always data accesses, not instruction
1087          * fetches, so execute=false here
1088          */
1089         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1090                 return -EFAULT;
1091         return 0;
1092 }
1093
1094 /*
1095  * This is "vma_lookup()", but with a warning if we would have
1096  * historically expanded the stack in the GUP code.
1097  */
1098 static struct vm_area_struct *gup_vma_lookup(struct mm_struct *mm,
1099          unsigned long addr)
1100 {
1101 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
1102         return vma_lookup(mm, addr);
1103 #else
1104         static volatile unsigned long next_warn;
1105         struct vm_area_struct *vma;
1106         unsigned long now, next;
1107
1108         vma = find_vma(mm, addr);
1109         if (!vma || (addr >= vma->vm_start))
1110                 return vma;
1111
1112         /* Only warn for half-way relevant accesses */
1113         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
1114                 return NULL;
1115         if (vma->vm_start - addr > 65536)
1116                 return NULL;
1117
1118         /* Let's not warn more than once an hour.. */
1119         now = jiffies; next = next_warn;
1120         if (next && time_before(now, next))
1121                 return NULL;
1122         next_warn = now + 60*60*HZ;
1123
1124         /* Let people know things may have changed. */
1125         pr_warn("GUP no longer grows the stack in %s (%d): %lx-%lx (%lx)\n",
1126                 current->comm, task_pid_nr(current),
1127                 vma->vm_start, vma->vm_end, addr);
1128         dump_stack();
1129         return NULL;
1130 #endif
1131 }
1132
1133 /**
1134  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1135  * @mm:         mm_struct of target mm
1136  * @start:      starting user address
1137  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1138  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1139  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1140  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1141  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1142  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1143  *
1144  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1145  * number requested), or an error. Details about the return value:
1146  *
1147  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1148  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1149  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1150  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1151  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1152  *
1153  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1154  *
1155  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1156  *
1157  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1158  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1159  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1160  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1161  *
1162  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1163  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1164  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1165  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1166  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1167  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1168  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1169  * locks can't be held over the syscall boundary.
1170  *
1171  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1172  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1173  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1174  * before put_page is called.
1175  *
1176  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1177  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1178  *
1179  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1180  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1181  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1182  *
1183  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1184  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1185  * you need some special @gup_flags.
1186  */
1187 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1188                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1189                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1190                 int *locked)
1191 {
1192         long ret = 0, i = 0;
1193         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1194         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1195
1196         if (!nr_pages)
1197                 return 0;
1198
1199         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1200
1201         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1202
1203         do {
1204                 struct page *page;
1205                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1206                 unsigned int page_increm;
1207
1208                 /* first iteration or cross vma bound */
1209                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1210                         vma = gup_vma_lookup(mm, start);
1211                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1212                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1213                                                 gup_flags, &vma,
1214                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1215                                 if (ret)
1216                                         goto out;
1217                                 ctx.page_mask = 0;
1218                                 goto next_page;
1219                         }
1220
1221                         if (!vma) {
1222                                 ret = -EFAULT;
1223                                 goto out;
1224                         }
1225                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1226                         if (ret)
1227                                 goto out;
1228
1229                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1230                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages,
1231                                                         &start, &nr_pages, i,
1232                                                         gup_flags, locked);
1233                                 if (!*locked) {
1234                                         /*
1235                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1236                                          * and we've lost mmap_lock.
1237                                          * We must stop here.
1238                                          */
1239                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1240                                         goto out;
1241                                 }
1242                                 continue;
1243                         }
1244                 }
1245 retry:
1246                 /*
1247                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1248                  * potentially allocating memory.
1249                  */
1250                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1251                         ret = -EINTR;
1252                         goto out;
1253                 }
1254                 cond_resched();
1255
1256                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1257                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1258                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1259                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1260                         switch (ret) {
1261                         case 0:
1262                                 goto retry;
1263                         case -EBUSY:
1264                         case -EAGAIN:
1265                                 ret = 0;
1266                                 fallthrough;
1267                         case -EFAULT:
1268                         case -ENOMEM:
1269                         case -EHWPOISON:
1270                                 goto out;
1271                         }
1272                         BUG();
1273                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1274                         /*
1275                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1276                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1277                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1278                          * for this page.
1279                          */
1280                         if (pages) {
1281                                 ret = PTR_ERR(page);
1282                                 goto out;
1283                         }
1284
1285                         goto next_page;
1286                 } else if (IS_ERR(page)) {
1287                         ret = PTR_ERR(page);
1288                         goto out;
1289                 }
1290                 if (pages) {
1291                         pages[i] = page;
1292                         flush_anon_page(vma, page, start);
1293                         flush_dcache_page(page);
1294                         ctx.page_mask = 0;
1295                 }
1296 next_page:
1297                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1298                 if (page_increm > nr_pages)
1299                         page_increm = nr_pages;
1300                 i += page_increm;
1301                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1302                 nr_pages -= page_increm;
1303         } while (nr_pages);
1304 out:
1305         if (ctx.pgmap)
1306                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1307         return i ? i : ret;
1308 }
1309
1310 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1311                               unsigned int fault_flags)
1312 {
1313         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1314         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1315         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1316
1317         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1318                 return false;
1319
1320         /*
1321          * The architecture might have a hardware protection
1322          * mechanism other than read/write that can deny access.
1323          *
1324          * gup always represents data access, not instruction
1325          * fetches, so execute=false here:
1326          */
1327         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1328                 return false;
1329
1330         return true;
1331 }
1332
1333 /**
1334  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1335  * @mm:         mm_struct of target mm
1336  * @address:    user address
1337  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1338  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1339  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1340  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1341  *
1342  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1343  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1344  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1345  * trying again.
1346  *
1347  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1348  *
1349  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1350  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1351  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1352  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1353  *
1354  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1355  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1356  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1357  * succeed.
1358  *
1359  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1360  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1361  */
1362 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1363                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1364                      bool *unlocked)
1365 {
1366         struct vm_area_struct *vma;
1367         vm_fault_t ret;
1368
1369         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1370
1371         if (unlocked)
1372                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1373
1374 retry:
1375         vma = gup_vma_lookup(mm, address);
1376         if (!vma)
1377                 return -EFAULT;
1378
1379         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1380                 return -EFAULT;
1381
1382         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1383             fatal_signal_pending(current))
1384                 return -EINTR;
1385
1386         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1387
1388         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1389                 /*
1390                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1391                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1392                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1393                  */
1394                 mmap_read_lock(mm);
1395                 *unlocked = true;
1396                 return 0;
1397         }
1398
1399         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1400                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1401
1402                 if (err)
1403                         return err;
1404                 BUG();
1405         }
1406
1407         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1408                 mmap_read_lock(mm);
1409                 *unlocked = true;
1410                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1411                 goto retry;
1412         }
1413
1414         return 0;
1415 }
1416 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1417
1418 /*
1419  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1420  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1421  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1422  */
1423 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1424 {
1425         if (fatal_signal_pending(current))
1426                 return true;
1427
1428         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1429                 return false;
1430
1431         return signal_pending(current);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1436  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1437  * set (*locked = 0).
1438  *
1439  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1440  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1441  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1442  * function execution.
1443  *
1444  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1445  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1446  */
1447 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1448                                                 unsigned long start,
1449                                                 unsigned long nr_pages,
1450                                                 struct page **pages,
1451                                                 int *locked,
1452                                                 unsigned int flags)
1453 {
1454         long ret, pages_done;
1455         bool must_unlock = false;
1456
1457         /*
1458          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1459          * lock must be released when this returns.
1460          */
1461         if (!*locked) {
1462                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1463                         return -EAGAIN;
1464                 must_unlock = true;
1465                 *locked = 1;
1466         }
1467         else
1468                 mmap_assert_locked(mm);
1469
1470         if (flags & FOLL_PIN)
1471                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1472
1473         /*
1474          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1475          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1476          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1477          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1478          *
1479          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1480          * that here, as any failures will be obvious enough.
1481          */
1482         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1483                 flags |= FOLL_GET;
1484
1485         pages_done = 0;
1486         for (;;) {
1487                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1488                                        locked);
1489                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1490                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1491                         pages_done = ret;
1492                         break;
1493                 }
1494
1495                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1496                 if (!*locked) {
1497                         BUG_ON(ret < 0);
1498                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1499                 }
1500
1501                 if (ret > 0) {
1502                         nr_pages -= ret;
1503                         pages_done += ret;
1504                         if (!nr_pages)
1505                                 break;
1506                 }
1507                 if (*locked) {
1508                         /*
1509                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1510                          * FOLL_NOWAIT.
1511                          */
1512                         if (!pages_done)
1513                                 pages_done = ret;
1514                         break;
1515                 }
1516                 /*
1517                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1518                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1519                  */
1520                 if (likely(pages))
1521                         pages += ret;
1522                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1523
1524                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1525                 must_unlock = true;
1526
1527 retry:
1528                 /*
1529                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1530                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1531                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1532                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1533                  * the caller's request. So we need to check it before we
1534                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1535                  */
1536                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1537                         if (!pages_done)
1538                                 pages_done = -EINTR;
1539                         break;
1540                 }
1541
1542                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1543                 if (ret) {
1544                         BUG_ON(ret > 0);
1545                         if (!pages_done)
1546                                 pages_done = ret;
1547                         break;
1548                 }
1549
1550                 *locked = 1;
1551                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1552                                        pages, locked);
1553                 if (!*locked) {
1554                         /* Continue to retry until we succeeded */
1555                         BUG_ON(ret != 0);
1556                         goto retry;
1557                 }
1558                 if (ret != 1) {
1559                         BUG_ON(ret > 1);
1560                         if (!pages_done)
1561                                 pages_done = ret;
1562                         break;
1563                 }
1564                 nr_pages--;
1565                 pages_done++;
1566                 if (!nr_pages)
1567                         break;
1568                 if (likely(pages))
1569                         pages++;
1570                 start += PAGE_SIZE;
1571         }
1572         if (must_unlock && *locked) {
1573                 /*
1574                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1575                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1576                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1577                  */
1578                 mmap_read_unlock(mm);
1579                 *locked = 0;
1580         }
1581         return pages_done;
1582 }
1583
1584 /**
1585  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1586  * @vma:   target vma
1587  * @start: start address
1588  * @end:   end address
1589  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1590  *
1591  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1592  *
1593  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1594  * code on error.
1595  *
1596  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1597  *
1598  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1599  * be unperturbed.
1600  *
1601  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1602  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1603  */
1604 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1605                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1606 {
1607         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1608         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1609         int local_locked = 1;
1610         int gup_flags;
1611         long ret;
1612
1613         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1614         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1615         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1616         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1617         mmap_assert_locked(mm);
1618
1619         /*
1620          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1621          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1622          */
1623         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1624                 return nr_pages;
1625
1626         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1627         /*
1628          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1629          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1630          * and we would not want to dirty them for nothing.
1631          */
1632         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1633                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1634
1635         /*
1636          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1637          * other than PROT_NONE.
1638          */
1639         if (vma_is_accessible(vma))
1640                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1641
1642         if (locked)
1643                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
1644
1645         /*
1646          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1647          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1648          */
1649         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1650                                NULL, locked ? locked : &local_locked);
1651         lru_add_drain();
1652         return ret;
1653 }
1654
1655 /*
1656  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1657  *                            given VMA range readable/writable
1658  *
1659  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1660  *
1661  * @vma: target vma
1662  * @start: start address
1663  * @end: end address
1664  * @write: whether to prefault readable or writable
1665  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1666  *
1667  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1668  * code on error (see __get_user_pages()).
1669  *
1670  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1671  * covered by the VMA. If it's released, *@locked will be set to 0.
1672  */
1673 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1674                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1675 {
1676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1677         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1678         int gup_flags;
1679         long ret;
1680
1681         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1682         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1683         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1684         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1685         mmap_assert_locked(mm);
1686
1687         /*
1688          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1689          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1690          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1691          *             in the page table.
1692          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1693          *                a poisoned page.
1694          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1695          */
1696         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE;
1697         if (write)
1698                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1699
1700         /*
1701          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1702          * problems or incompatible mappings.
1703          */
1704         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1705                 return -EINVAL;
1706
1707         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1708                                NULL, locked);
1709         lru_add_drain();
1710         return ret;
1711 }
1712
1713 /*
1714  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1715  *
1716  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1717  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1718  * mmap_lock must not be held.
1719  */
1720 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1721 {
1722         struct mm_struct *mm = current->mm;
1723         unsigned long end, nstart, nend;
1724         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1725         int locked = 0;
1726         long ret = 0;
1727
1728         end = start + len;
1729
1730         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1731                 /*
1732                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1733                  * Find first corresponding VMA.
1734                  */
1735                 if (!locked) {
1736                         locked = 1;
1737                         mmap_read_lock(mm);
1738                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
1739                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1740                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
1741
1742                 if (!vma)
1743                         break;
1744                 /*
1745                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1746                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1747                  */
1748                 nend = min(end, vma->vm_end);
1749                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1750                         continue;
1751                 if (nstart < vma->vm_start)
1752                         nstart = vma->vm_start;
1753                 /*
1754                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1755                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1756                  * if the vma was already munlocked.
1757                  */
1758                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1759                 if (ret < 0) {
1760                         if (ignore_errors) {
1761                                 ret = 0;
1762                                 continue;       /* continue at next VMA */
1763                         }
1764                         break;
1765                 }
1766                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1767                 ret = 0;
1768         }
1769         if (locked)
1770                 mmap_read_unlock(mm);
1771         return ret;     /* 0 or negative error code */
1772 }
1773 #else /* CONFIG_MMU */
1774 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1775                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1776                 int *locked, unsigned int foll_flags)
1777 {
1778         struct vm_area_struct *vma;
1779         bool must_unlock = false;
1780         unsigned long vm_flags;
1781         long i;
1782
1783         if (!nr_pages)
1784                 return 0;
1785
1786         /*
1787          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1788          * lock must be released when this returns.
1789          */
1790         if (!*locked) {
1791                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1792                         return -EAGAIN;
1793                 must_unlock = true;
1794                 *locked = 1;
1795         }
1796
1797         /* calculate required read or write permissions.
1798          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1799          */
1800         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1801                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1802         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1803                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1804
1805         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1806                 vma = find_vma(mm, start);
1807                 if (!vma)
1808                         break;
1809
1810                 /* protect what we can, including chardevs */
1811                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1812                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1813                         break;
1814
1815                 if (pages) {
1816                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
1817                         if (pages[i])
1818                                 get_page(pages[i]);
1819                 }
1820
1821                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1822         }
1823
1824         if (must_unlock && *locked) {
1825                 mmap_read_unlock(mm);
1826                 *locked = 0;
1827         }
1828
1829         return i ? : -EFAULT;
1830 }
1831 #endif /* !CONFIG_MMU */
1832
1833 /**
1834  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1835  * @uaddr: start of address range
1836  * @size: size of address range
1837  *
1838  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1839  * copy_from_user()).
1840  */
1841 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1842 {
1843         char __user *start = uaddr, *end;
1844
1845         if (unlikely(size == 0))
1846                 return 0;
1847         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1848                 return size;
1849         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1850                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1851                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1852         }
1853         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1854         if (unlikely(end < start))
1855                 end = NULL;
1856         while (uaddr != end) {
1857                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1858                 uaddr += PAGE_SIZE;
1859         }
1860
1861 out:
1862         user_write_access_end();
1863         if (size > uaddr - start)
1864                 return size - (uaddr - start);
1865         return 0;
1866 }
1867 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1868
1869 /**
1870  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1871  * @uaddr: start of address range
1872  * @size: size of address range
1873  *
1874  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1875  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1876  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1877  *
1878  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1879  * copy_from_user()).
1880  */
1881 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1882 {
1883         size_t faulted_in;
1884
1885         /*
1886          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1887          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1888          * functions may not check for this.
1889          */
1890         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1891         if (faulted_in)
1892                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1893
1894         return size - faulted_in;
1895 }
1896 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1897
1898 /*
1899  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1900  * @uaddr: start of address range
1901  * @size: length of address range
1902  *
1903  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1904  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1905  * memory.
1906  *
1907  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1908  *
1909  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1910  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1911  * time.
1912  *
1913  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1914  * copy_from_user().
1915  */
1916 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1917 {
1918         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1919         struct mm_struct *mm = current->mm;
1920         bool unlocked = false;
1921
1922         if (unlikely(size == 0))
1923                 return 0;
1924         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1925         if (end < start)
1926                 end = 0;
1927
1928         mmap_read_lock(mm);
1929         do {
1930                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1931                         break;
1932                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1933         } while (start != end);
1934         mmap_read_unlock(mm);
1935
1936         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1937                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1938         return 0;
1939 }
1940 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1941
1942 /**
1943  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1944  * @uaddr: start of user address range
1945  * @size: size of user address range
1946  *
1947  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1948  * copy_from_user()).
1949  */
1950 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1951 {
1952         const char __user *start = uaddr, *end;
1953         volatile char c;
1954
1955         if (unlikely(size == 0))
1956                 return 0;
1957         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1958                 return size;
1959         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1960                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1961                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1962         }
1963         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1964         if (unlikely(end < start))
1965                 end = NULL;
1966         while (uaddr != end) {
1967                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1968                 uaddr += PAGE_SIZE;
1969         }
1970
1971 out:
1972         user_read_access_end();
1973         (void)c;
1974         if (size > uaddr - start)
1975                 return size - (uaddr - start);
1976         return 0;
1977 }
1978 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1979
1980 /**
1981  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1982  * @addr: user address
1983  *
1984  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1985  * to be freed afterwards by put_page().
1986  *
1987  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1988  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1989  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1990  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1991  *
1992  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1993  */
1994 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1995 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1996 {
1997         struct page *page;
1998         int locked = 0;
1999         int ret;
2000
2001         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &locked,
2002                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
2003         return (ret == 1) ? page : NULL;
2004 }
2005 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
2006
2007 #ifdef CONFIG_MIGRATION
2008 /*
2009  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
2010  */
2011 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
2012                                         struct list_head *movable_page_list,
2013                                         unsigned long nr_pages,
2014                                         struct page **pages)
2015 {
2016         unsigned long i, collected = 0;
2017         struct folio *prev_folio = NULL;
2018         bool drain_allow = true;
2019
2020         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2021                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2022
2023                 if (folio == prev_folio)
2024                         continue;
2025                 prev_folio = folio;
2026
2027                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
2028                         continue;
2029
2030                 collected++;
2031
2032                 if (folio_is_device_coherent(folio))
2033                         continue;
2034
2035                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2036                         isolate_hugetlb(folio, movable_page_list);
2037                         continue;
2038                 }
2039
2040                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
2041                         lru_add_drain_all();
2042                         drain_allow = false;
2043                 }
2044
2045                 if (!folio_isolate_lru(folio))
2046                         continue;
2047
2048                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
2049                 node_stat_mod_folio(folio,
2050                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
2051                                     folio_nr_pages(folio));
2052         }
2053
2054         return collected;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
2059  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
2060  * (or partial success).
2061  */
2062 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
2063                                         struct list_head *movable_page_list,
2064                                         unsigned long nr_pages,
2065                                         struct page **pages)
2066 {
2067         int ret;
2068         unsigned long i;
2069
2070         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2071                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2072
2073                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
2074                         /*
2075                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
2076                          * the pin on the source page to a normal reference.
2077                          */
2078                         pages[i] = NULL;
2079                         folio_get(folio);
2080                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
2081
2082                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
2083                                 ret = -EBUSY;
2084                                 goto err;
2085                         }
2086
2087                         continue;
2088                 }
2089
2090                 /*
2091                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
2092                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
2093                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
2094                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
2095                  * page won't be freed if it's migrating.
2096                  */
2097                 unpin_user_page(pages[i]);
2098                 pages[i] = NULL;
2099         }
2100
2101         if (!list_empty(movable_page_list)) {
2102                 struct migration_target_control mtc = {
2103                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2104                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2105                 };
2106
2107                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
2108                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2109                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2110                         ret = -ENOMEM;
2111                         goto err;
2112                 }
2113         }
2114
2115         putback_movable_pages(movable_page_list);
2116
2117         return -EAGAIN;
2118
2119 err:
2120         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2121                 if (pages[i])
2122                         unpin_user_page(pages[i]);
2123         putback_movable_pages(movable_page_list);
2124
2125         return ret;
2126 }
2127
2128 /*
2129  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2130  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2131  * this routine.
2132  *
2133  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2134  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2135  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2136  * call this routine again.
2137  *
2138  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2139  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2140  *
2141  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2142  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2143  */
2144 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2145                                             struct page **pages)
2146 {
2147         unsigned long collected;
2148         LIST_HEAD(movable_page_list);
2149
2150         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2151                                                 nr_pages, pages);
2152         if (!collected)
2153                 return 0;
2154
2155         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2156                                                 pages);
2157 }
2158 #else
2159 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2160                                             struct page **pages)
2161 {
2162         return 0;
2163 }
2164 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2165
2166 /*
2167  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2168  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2169  */
2170 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2171                                   unsigned long start,
2172                                   unsigned long nr_pages,
2173                                   struct page **pages,
2174                                   int *locked,
2175                                   unsigned int gup_flags)
2176 {
2177         unsigned int flags;
2178         long rc, nr_pinned_pages;
2179
2180         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2181                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2182                                                locked, gup_flags);
2183
2184         flags = memalloc_pin_save();
2185         do {
2186                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2187                                                           pages, locked,
2188                                                           gup_flags);
2189                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2190                         rc = nr_pinned_pages;
2191                         break;
2192                 }
2193
2194                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2195                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2196         } while (rc == -EAGAIN);
2197         memalloc_pin_restore(flags);
2198         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2199 }
2200
2201 /*
2202  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2203  * update them with the required flags that the caller must have set.
2204  */
2205 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, int *locked,
2206                               unsigned int *gup_flags_p, unsigned int to_set)
2207 {
2208         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2209
2210         /*
2211          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2212          * interfaces:
2213          * - FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2214          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2215          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2216          */
2217         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_TRIED | FOLL_UNLOCKABLE |
2218                                       FOLL_REMOTE | FOLL_FAST_ONLY)))
2219                 return false;
2220
2221         gup_flags |= to_set;
2222         if (locked) {
2223                 /* At the external interface locked must be set */
2224                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2225                         return false;
2226
2227                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2228         }
2229
2230         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2231         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2232                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2233                 return false;
2234
2235         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2236         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2237                 return false;
2238
2239         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2240         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2241                 return false;
2242
2243         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2244         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2245                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2246                 return false;
2247
2248         *gup_flags_p = gup_flags;
2249         return true;
2250 }
2251
2252 #ifdef CONFIG_MMU
2253 /**
2254  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2255  * @mm:         mm_struct of target mm
2256  * @start:      starting user address
2257  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2258  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2259  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2260  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2261  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2262  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2263  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2264  *              utilised. Lock must initially be held.
2265  *
2266  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2267  * number requested), or an error. Details about the return value:
2268  *
2269  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2270  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2271  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2272  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2273  *
2274  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2275  *
2276  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2277  *
2278  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2279  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2280  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2281  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2282  *
2283  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2284  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2285  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2286  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2287  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2288  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2289  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2290  * locks can't be held over the syscall boundary.
2291  *
2292  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2293  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2294  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2295  *
2296  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2297  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2298  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2299  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2300  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2301  *
2302  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2303  *
2304  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2305  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2306  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2307  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2308  */
2309 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2310                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2311                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2312                 int *locked)
2313 {
2314         int local_locked = 1;
2315
2316         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
2317                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2318                 return -EINVAL;
2319
2320         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2321                                        locked ? locked : &local_locked,
2322                                        gup_flags);
2323 }
2324 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2325
2326 #else /* CONFIG_MMU */
2327 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2328                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2329                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2330                            int *locked)
2331 {
2332         return 0;
2333 }
2334 #endif /* !CONFIG_MMU */
2335
2336 /**
2337  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2338  * @start:      starting user address
2339  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2340  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2341  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2342  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2343  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2344  *
2345  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2346  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2347  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2348  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2349  */
2350 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2351                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2352 {
2353         int locked = 1;
2354
2355         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2356                 return -EINVAL;
2357
2358         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2359                                        &locked, gup_flags);
2360 }
2361 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2362
2363 /*
2364  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2365  *
2366  *      mmap_read_lock(mm);
2367  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2368  *      mmap_read_unlock(mm);
2369  *
2370  *  with:
2371  *
2372  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2373  *
2374  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2375  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2376  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2377  */
2378 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2379                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2380 {
2381         int locked = 0;
2382
2383         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
2384                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2385                 return -EINVAL;
2386
2387         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2388                                        &locked, gup_flags);
2389 }
2390 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2391
2392 /*
2393  * Fast GUP
2394  *
2395  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2396  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2397  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2398  * block any THP splits.
2399  *
2400  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2401  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2402  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2403  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2404  *
2405  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2406  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2407  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2408  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2409  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2410  *
2411  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2412  * are currently made:
2413  *
2414  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2415  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2416  *
2417  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2418  *
2419  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2420  *
2421  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2422  *
2423  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2424  */
2425 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2426
2427 /*
2428  * Used in the GUP-fast path to determine whether a pin is permitted for a
2429  * specific folio.
2430  *
2431  * This call assumes the caller has pinned the folio, that the lowest page table
2432  * level still points to this folio, and that interrupts have been disabled.
2433  *
2434  * Writing to pinned file-backed dirty tracked folios is inherently problematic
2435  * (see comment describing the writable_file_mapping_allowed() function). We
2436  * therefore try to avoid the most egregious case of a long-term mapping doing
2437  * so.
2438  *
2439  * This function cannot be as thorough as that one as the VMA is not available
2440  * in the fast path, so instead we whitelist known good cases and if in doubt,
2441  * fall back to the slow path.
2442  */
2443 static bool folio_fast_pin_allowed(struct folio *folio, unsigned int flags)
2444 {
2445         struct address_space *mapping;
2446         unsigned long mapping_flags;
2447
2448         /*
2449          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
2450          * pin is the most egregious case so this is the one we disallow.
2451          */
2452         if ((flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE)) !=
2453             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE))
2454                 return true;
2455
2456         /* The folio is pinned, so we can safely access folio fields. */
2457
2458         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2459                 return false;
2460
2461         /* hugetlb mappings do not require dirty-tracking. */
2462         if (folio_test_hugetlb(folio))
2463                 return true;
2464
2465         /*
2466          * GUP-fast disables IRQs. When IRQS are disabled, RCU grace periods
2467          * cannot proceed, which means no actions performed under RCU can
2468          * proceed either.
2469          *
2470          * inodes and thus their mappings are freed under RCU, which means the
2471          * mapping cannot be freed beneath us and thus we can safely dereference
2472          * it.
2473          */
2474         lockdep_assert_irqs_disabled();
2475
2476         /*
2477          * However, there may be operations which _alter_ the mapping, so ensure
2478          * we read it once and only once.
2479          */
2480         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
2481
2482         /*
2483          * The mapping may have been truncated, in any case we cannot determine
2484          * if this mapping is safe - fall back to slow path to determine how to
2485          * proceed.
2486          */
2487         if (!mapping)
2488                 return false;
2489
2490         /* Anonymous folios pose no problem. */
2491         mapping_flags = (unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS;
2492         if (mapping_flags)
2493                 return mapping_flags & PAGE_MAPPING_ANON;
2494
2495         /*
2496          * At this point, we know the mapping is non-null and points to an
2497          * address_space object. The only remaining whitelisted file system is
2498          * shmem.
2499          */
2500         return shmem_mapping(mapping);
2501 }
2502
2503 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2504                                             unsigned int flags,
2505                                             struct page **pages)
2506 {
2507         while ((*nr) - nr_start) {
2508                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2509
2510                 ClearPageReferenced(page);
2511                 if (flags & FOLL_PIN)
2512                         unpin_user_page(page);
2513                 else
2514                         put_page(page);
2515         }
2516 }
2517
2518 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2519 /*
2520  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2521  * operations.
2522  *
2523  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2524  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2525  *
2526  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2527  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2528  * is pinned.
2529  *
2530  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2531  *
2532  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2533  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2534  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2535  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2536  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2537  */
2538 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2539                          unsigned long end, unsigned int flags,
2540                          struct page **pages, int *nr)
2541 {
2542         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2543         int nr_start = *nr, ret = 0;
2544         pte_t *ptep, *ptem;
2545
2546         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2547         if (!ptep)
2548                 return 0;
2549         do {
2550                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2551                 struct page *page;
2552                 struct folio *folio;
2553
2554                 if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(flags))
2555                         goto pte_unmap;
2556
2557                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2558                         goto pte_unmap;
2559
2560                 if (pte_devmap(pte)) {
2561                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2562                                 goto pte_unmap;
2563
2564                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2565                         if (unlikely(!pgmap)) {
2566                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2567                                 goto pte_unmap;
2568                         }
2569                 } else if (pte_special(pte))
2570                         goto pte_unmap;
2571
2572                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2573                 page = pte_page(pte);
2574
2575                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2576                 if (!folio)
2577                         goto pte_unmap;
2578
2579                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2580                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2581                         goto pte_unmap;
2582                 }
2583
2584                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2585                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2586                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2587                         goto pte_unmap;
2588                 }
2589
2590                 if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2591                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2592                         goto pte_unmap;
2593                 }
2594
2595                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2596                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2597                         goto pte_unmap;
2598                 }
2599
2600                 /*
2601                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2602                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2603                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2604                  * details.
2605                  */
2606                 if (flags & FOLL_PIN) {
2607                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2608                         if (ret) {
2609                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2610                                 goto pte_unmap;
2611                         }
2612                 }
2613                 folio_set_referenced(folio);
2614                 pages[*nr] = page;
2615                 (*nr)++;
2616         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2617
2618         ret = 1;
2619
2620 pte_unmap:
2621         if (pgmap)
2622                 put_dev_pagemap(pgmap);
2623         pte_unmap(ptem);
2624         return ret;
2625 }
2626 #else
2627
2628 /*
2629  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2630  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2631  * to be special.
2632  *
2633  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2634  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2635  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2636  */
2637 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2638                          unsigned long end, unsigned int flags,
2639                          struct page **pages, int *nr)
2640 {
2641         return 0;
2642 }
2643 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2644
2645 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2646 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2647                              unsigned long end, unsigned int flags,
2648                              struct page **pages, int *nr)
2649 {
2650         int nr_start = *nr;
2651         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2652
2653         do {
2654                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2655
2656                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2657                 if (unlikely(!pgmap)) {
2658                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2659                         break;
2660                 }
2661
2662                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
2663                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2664                         break;
2665                 }
2666
2667                 SetPageReferenced(page);
2668                 pages[*nr] = page;
2669                 if (unlikely(try_grab_page(page, flags))) {
2670                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2671                         break;
2672                 }
2673                 (*nr)++;
2674                 pfn++;
2675         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2676
2677         put_dev_pagemap(pgmap);
2678         return addr == end;
2679 }
2680
2681 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2682                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2683                                  struct page **pages, int *nr)
2684 {
2685         unsigned long fault_pfn;
2686         int nr_start = *nr;
2687
2688         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2689         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2690                 return 0;
2691
2692         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2693                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2694                 return 0;
2695         }
2696         return 1;
2697 }
2698
2699 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2700                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2701                                  struct page **pages, int *nr)
2702 {
2703         unsigned long fault_pfn;
2704         int nr_start = *nr;
2705
2706         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2707         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2708                 return 0;
2709
2710         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2711                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2712                 return 0;
2713         }
2714         return 1;
2715 }
2716 #else
2717 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2718                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2719                                  struct page **pages, int *nr)
2720 {
2721         BUILD_BUG();
2722         return 0;
2723 }
2724
2725 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2726                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2727                                  struct page **pages, int *nr)
2728 {
2729         BUILD_BUG();
2730         return 0;
2731 }
2732 #endif
2733
2734 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2735                            unsigned long end, struct page **pages)
2736 {
2737         int nr;
2738
2739         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2740                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2741
2742         return nr;
2743 }
2744
2745 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2746 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2747                                       unsigned long sz)
2748 {
2749         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2750         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2751 }
2752
2753 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2754                        unsigned long end, unsigned int flags,
2755                        struct page **pages, int *nr)
2756 {
2757         unsigned long pte_end;
2758         struct page *page;
2759         struct folio *folio;
2760         pte_t pte;
2761         int refs;
2762
2763         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2764         if (pte_end < end)
2765                 end = pte_end;
2766
2767         pte = huge_ptep_get(ptep);
2768
2769         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2770                 return 0;
2771
2772         /* hugepages are never "special" */
2773         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2774
2775         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2776         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2777
2778         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2779         if (!folio)
2780                 return 0;
2781
2782         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2783                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2784                 return 0;
2785         }
2786
2787         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2788                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2789                 return 0;
2790         }
2791
2792         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2793                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2794                 return 0;
2795         }
2796
2797         *nr += refs;
2798         folio_set_referenced(folio);
2799         return 1;
2800 }
2801
2802 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2803                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2804                 struct page **pages, int *nr)
2805 {
2806         pte_t *ptep;
2807         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2808         unsigned long next;
2809
2810         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2811         do {
2812                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2813                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2814                         return 0;
2815         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2816
2817         return 1;
2818 }
2819 #else
2820 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2821                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2822                 struct page **pages, int *nr)
2823 {
2824         return 0;
2825 }
2826 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2827
2828 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2829                         unsigned long end, unsigned int flags,
2830                         struct page **pages, int *nr)
2831 {
2832         struct page *page;
2833         struct folio *folio;
2834         int refs;
2835
2836         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2837                 return 0;
2838
2839         if (pmd_devmap(orig)) {
2840                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2841                         return 0;
2842                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2843                                              pages, nr);
2844         }
2845
2846         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2847         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2848
2849         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2850         if (!folio)
2851                 return 0;
2852
2853         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2854                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2855                 return 0;
2856         }
2857
2858         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2859                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2860                 return 0;
2861         }
2862         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2863                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2864                 return 0;
2865         }
2866
2867         *nr += refs;
2868         folio_set_referenced(folio);
2869         return 1;
2870 }
2871
2872 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2873                         unsigned long end, unsigned int flags,
2874                         struct page **pages, int *nr)
2875 {
2876         struct page *page;
2877         struct folio *folio;
2878         int refs;
2879
2880         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2881                 return 0;
2882
2883         if (pud_devmap(orig)) {
2884                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2885                         return 0;
2886                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2887                                              pages, nr);
2888         }
2889
2890         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2891         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2892
2893         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2894         if (!folio)
2895                 return 0;
2896
2897         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2898                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2899                 return 0;
2900         }
2901
2902         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2903                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2904                 return 0;
2905         }
2906
2907         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2908                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2909                 return 0;
2910         }
2911
2912         *nr += refs;
2913         folio_set_referenced(folio);
2914         return 1;
2915 }
2916
2917 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2918                         unsigned long end, unsigned int flags,
2919                         struct page **pages, int *nr)
2920 {
2921         int refs;
2922         struct page *page;
2923         struct folio *folio;
2924
2925         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2926                 return 0;
2927
2928         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2929
2930         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2931         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2932
2933         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2934         if (!folio)
2935                 return 0;
2936
2937         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2938                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2939                 return 0;
2940         }
2941
2942         if (!pgd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2943                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2944                 return 0;
2945         }
2946
2947         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2948                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2949                 return 0;
2950         }
2951
2952         *nr += refs;
2953         folio_set_referenced(folio);
2954         return 1;
2955 }
2956
2957 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2958                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2959 {
2960         unsigned long next;
2961         pmd_t *pmdp;
2962
2963         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2964         do {
2965                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
2966
2967                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2968                 if (!pmd_present(pmd))
2969                         return 0;
2970
2971                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2972                              pmd_devmap(pmd))) {
2973                         if (pmd_protnone(pmd) &&
2974                             !gup_can_follow_protnone(flags))
2975                                 return 0;
2976
2977                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2978                                 pages, nr))
2979                                 return 0;
2980
2981                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2982                         /*
2983                          * architecture have different format for hugetlbfs
2984                          * pmd format and THP pmd format
2985                          */
2986                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2987                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2988                                 return 0;
2989                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
2990                         return 0;
2991         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2992
2993         return 1;
2994 }
2995
2996 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2997                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2998 {
2999         unsigned long next;
3000         pud_t *pudp;
3001
3002         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
3003         do {
3004                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
3005
3006                 next = pud_addr_end(addr, end);
3007                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
3008                         return 0;
3009                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
3010                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
3011                                           pages, nr))
3012                                 return 0;
3013                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
3014                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
3015                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3016                                 return 0;
3017                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
3018                         return 0;
3019         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
3020
3021         return 1;
3022 }
3023
3024 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
3025                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3026 {
3027         unsigned long next;
3028         p4d_t *p4dp;
3029
3030         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
3031         do {
3032                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
3033
3034                 next = p4d_addr_end(addr, end);
3035                 if (p4d_none(p4d))
3036                         return 0;
3037                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
3038                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
3039                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
3040                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3041                                 return 0;
3042                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
3043                         return 0;
3044         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
3045
3046         return 1;
3047 }
3048
3049 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3050                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3051 {
3052         unsigned long next;
3053         pgd_t *pgdp;
3054
3055         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
3056         do {
3057                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
3058
3059                 next = pgd_addr_end(addr, end);
3060                 if (pgd_none(pgd))
3061                         return;
3062                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
3063                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
3064                                           pages, nr))
3065                                 return;
3066                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
3067                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
3068                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3069                                 return;
3070                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
3071                         return;
3072         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
3073 }
3074 #else
3075 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3076                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3077 {
3078 }
3079 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
3080
3081 #ifndef gup_fast_permitted
3082 /*
3083  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
3084  * we need to fall back to the slow version:
3085  */
3086 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
3087 {
3088         return true;
3089 }
3090 #endif
3091
3092 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
3093                                             unsigned long end,
3094                                             unsigned int gup_flags,
3095                                             struct page **pages)
3096 {
3097         unsigned long flags;
3098         int nr_pinned = 0;
3099         unsigned seq;
3100
3101         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
3102             !gup_fast_permitted(start, end))
3103                 return 0;
3104
3105         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3106                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
3107                 if (seq & 1)
3108                         return 0;
3109         }
3110
3111         /*
3112          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
3113          * general purpose use of this routine.
3114          *
3115          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
3116          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
3117          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
3118          *
3119          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
3120          * that come from THPs splitting.
3121          */
3122         local_irq_save(flags);
3123         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
3124         local_irq_restore(flags);
3125
3126         /*
3127          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
3128          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
3129          */
3130         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3131                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
3132                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
3133                         return 0;
3134                 } else {
3135                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
3136                 }
3137         }
3138         return nr_pinned;
3139 }
3140
3141 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
3142                                         unsigned long nr_pages,
3143                                         unsigned int gup_flags,
3144                                         struct page **pages)
3145 {
3146         unsigned long len, end;
3147         unsigned long nr_pinned;
3148         int locked = 0;
3149         int ret;
3150
3151         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
3152                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
3153                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
3154                                        FOLL_PCI_P2PDMA)))
3155                 return -EINVAL;
3156
3157         if (gup_flags & FOLL_PIN)
3158                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
3159
3160         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
3161                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
3162
3163         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
3164         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
3165         if (check_add_overflow(start, len, &end))
3166                 return -EOVERFLOW;
3167         if (end > TASK_SIZE_MAX)
3168                 return -EFAULT;
3169         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
3170                 return -EFAULT;
3171
3172         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
3173         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
3174                 return nr_pinned;
3175
3176         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
3177         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
3178         pages += nr_pinned;
3179         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
3180                                     pages, &locked,
3181                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
3182         if (ret < 0) {
3183                 /*
3184                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
3185                  * returning -errno is not an option
3186                  */
3187                 if (nr_pinned)
3188                         return nr_pinned;
3189                 return ret;
3190         }
3191         return ret + nr_pinned;
3192 }
3193
3194 /**
3195  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3196  * @start:      starting user address
3197  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3198  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3199  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3200  *              Should be at least nr_pages long.
3201  *
3202  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3203  * the regular GUP.
3204  *
3205  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3206  * pages pinned.
3207  *
3208  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3209  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3210  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3211  */
3212 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3213                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3214 {
3215         /*
3216          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3217          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3218          *
3219          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3220          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3221          */
3222         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3223                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3224                 return -EINVAL;
3225
3226         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3227 }
3228 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3229
3230 /**
3231  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3232  * @start:      starting user address
3233  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3234  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3235  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3236  *              Should be at least nr_pages long.
3237  *
3238  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3239  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3240  * calling get_user_pages().
3241  *
3242  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3243  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3244  * -errno.
3245  */
3246 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3247                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3248 {
3249         /*
3250          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3251          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3252          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3253          * request.
3254          */
3255         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3256                 return -EINVAL;
3257         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3258 }
3259 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3260
3261 /**
3262  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3263  *
3264  * @start:      starting user address
3265  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3266  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3267  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3268  *              Should be at least nr_pages long.
3269  *
3270  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3271  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3272  * the arguments here are identical.
3273  *
3274  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3275  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3276  *
3277  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3278  * pins in it and unpin_user_page() will not remove pins from it.
3279  */
3280 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3281                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3282 {
3283         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3284                 return -EINVAL;
3285         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3286 }
3287 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3288
3289 /**
3290  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3291  *
3292  * @mm:         mm_struct of target mm
3293  * @start:      starting user address
3294  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3295  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3296  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3297  *              Should be at least nr_pages long.
3298  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3299  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3300  *              utilised. Lock must initially be held.
3301  *
3302  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3303  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3304  * the arguments here are identical.
3305  *
3306  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3307  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3308  *
3309  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3310  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3311  */
3312 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3313                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3314                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3315                            int *locked)
3316 {
3317         int local_locked = 1;
3318
3319         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
3320                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3321                 return 0;
3322         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
3323                                      locked ? locked : &local_locked,
3324                                      gup_flags);
3325 }
3326 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3327
3328 /**
3329  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3330  *
3331  * @start:      starting user address
3332  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3333  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3334  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3335  *              Should be at least nr_pages long.
3336  *
3337  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3338  * FOLL_PIN is set.
3339  *
3340  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3341  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3342  *
3343  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3344  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3345  */
3346 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3347                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3348 {
3349         int locked = 1;
3350
3351         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3352                 return 0;
3353         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3354                                      pages, &locked, gup_flags);
3355 }
3356 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3357
3358 /*
3359  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3360  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3361  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3362  *
3363  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3364  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3365  */
3366 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3367                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3368 {
3369         int locked = 0;
3370
3371         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3372                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3373                 return 0;
3374
3375         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
3376                                      &locked, gup_flags);
3377 }
3378 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);