bbe4162365933e5d52f84c34037cb7d0949bc64d
[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
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
33                                              unsigned long npages)
34 {
35         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
36                 return;
37
38         /*
39          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
40          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
41          * stick around until the page is freed.
42          *
43          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
44          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
45          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
46          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
47          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
48          * neither is the case, there is certainly something wrong.
49          */
50         for (; npages; npages--, pages++) {
51                 struct page *page = *pages;
52                 struct folio *folio = page_folio(page);
53
54                 if (!folio_test_anon(folio))
55                         continue;
56                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
57                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
58                 else
59                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
60                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
61                                        !PageAnonExclusive(page), page);
62         }
63 }
64
65 /*
66  * Return the folio with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct folio *folio;
72
73 retry:
74         folio = page_folio(page);
75         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
76                 return NULL;
77         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
78                 return NULL;
79
80         /*
81          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
82          * could be that between calling page_folio() and the refcount
83          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
84          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
85          * we were given anymore.
86          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
87          * belongs to this folio.
88          */
89         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
90                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
91                         folio_put_refs(folio, refs);
92                 goto retry;
93         }
94
95         return folio;
96 }
97
98 /**
99  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
100  * @page:  pointer to page to be grabbed
101  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
102  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
103  *
104  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
105  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
106  *
107  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
108  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
109  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
110  *
111  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
112  *
113  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
114  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
115  *
116  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
117  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
120  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
121  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
122  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
123  */
124 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
125 {
126         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
127                 return NULL;
128
129         if (flags & FOLL_GET)
130                 return try_get_folio(page, refs);
131         else if (flags & FOLL_PIN) {
132                 struct folio *folio;
133
134                 /*
135                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
136                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
137                  * path.
138                  */
139                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
140                              !is_longterm_pinnable_page(page)))
141                         return NULL;
142
143                 /*
144                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
145                  * point, the result won't be stable.
146                  */
147                 folio = try_get_folio(page, refs);
148                 if (!folio)
149                         return NULL;
150
151                 /*
152                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
153                  *
154                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
155                  * refcount field at least once, so that the folio really
156                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
157                  * try_get_folio() is left intact.
158                  */
159                 if (folio_test_large(folio))
160                         atomic_add(refs, &folio->_pincount);
161                 else
162                         folio_ref_add(folio,
163                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
164                 /*
165                  * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
166                  * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
167                  * barrier in page_try_share_anon_rmap().
168                  */
169                 smp_mb__after_atomic();
170
171                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
172
173                 return folio;
174         }
175
176         WARN_ON_ONCE(1);
177         return NULL;
178 }
179
180 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
181 {
182         if (flags & FOLL_PIN) {
183                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
184                 if (folio_test_large(folio))
185                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
186                 else
187                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
188         }
189
190         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
191                 folio_put_refs(folio, refs);
192 }
193
194 /**
195  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
196  * @page:    pointer to page to be grabbed
197  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
198  *
199  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
200  *
201  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
202  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
203  *
204  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
205  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
206  * "refs=1".
207  *
208  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
209  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
210  *
211  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the page could not
212  *                      be grabbed.
213  */
214 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
215 {
216         struct folio *folio = page_folio(page);
217
218         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
219                 return -ENOMEM;
220
221         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
222                 return -EREMOTEIO;
223
224         if (flags & FOLL_GET)
225                 folio_ref_inc(folio);
226         else if (flags & FOLL_PIN) {
227                 /*
228                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
229                  * increment the normal page refcount field at least once,
230                  * so that the page really is pinned.
231                  */
232                 if (folio_test_large(folio)) {
233                         folio_ref_add(folio, 1);
234                         atomic_add(1, &folio->_pincount);
235                 } else {
236                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
237                 }
238
239                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
240         }
241
242         return 0;
243 }
244
245 /**
246  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
247  * @page:            pointer to page to be released
248  *
249  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
250  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
251  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
252  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
253  */
254 void unpin_user_page(struct page *page)
255 {
256         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
257         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
258 }
259 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
260
261 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
262                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
263 {
264         struct page *next = nth_page(start, i);
265         struct folio *folio = page_folio(next);
266         unsigned int nr = 1;
267
268         if (folio_test_large(folio))
269                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
270                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
271
272         *ntails = nr;
273         return folio;
274 }
275
276 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
277                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
278 {
279         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
280         unsigned int nr;
281
282         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
283                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
284                         break;
285         }
286
287         *ntails = nr - i;
288         return folio;
289 }
290
291 /**
292  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
293  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
294  * @npages: number of pages in the @pages array.
295  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
296  *
297  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
298  * variants called on that page.
299  *
300  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
301  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
302  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
303  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
304  *
305  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
306  *
307  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
308  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
309  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
310  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
311  *
312  */
313 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
314                                  bool make_dirty)
315 {
316         unsigned long i;
317         struct folio *folio;
318         unsigned int nr;
319
320         if (!make_dirty) {
321                 unpin_user_pages(pages, npages);
322                 return;
323         }
324
325         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
326         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
327                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
328                 /*
329                  * Checking PageDirty at this point may race with
330                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
331                  * cases:
332                  *
333                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
334                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
335                  * because clear_page_dirty_for_io() called
336                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
337                  * However, now the page is going to get written back,
338                  * which meets the original intention of setting it
339                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
340                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
341                  * back.
342                  *
343                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
344                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
345                  * written back, so it gets written back again in the
346                  * next writeback cycle. This is harmless.
347                  */
348                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
349                         folio_lock(folio);
350                         folio_mark_dirty(folio);
351                         folio_unlock(folio);
352                 }
353                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
354         }
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
357
358 /**
359  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
360  * gup-pinned page range
361  *
362  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
363  * @npages: number of consecutive pages to release.
364  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
365  *
366  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
367  * pin_user_pages() variants called on that page.
368  *
369  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
370  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
371  * page range was previously listed as clean.
372  *
373  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
374  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
375  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
376  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
377  *
378  */
379 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
380                                       bool make_dirty)
381 {
382         unsigned long i;
383         struct folio *folio;
384         unsigned int nr;
385
386         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
387                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
388                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
389                         folio_lock(folio);
390                         folio_mark_dirty(folio);
391                         folio_unlock(folio);
392                 }
393                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
394         }
395 }
396 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
397
398 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
399 {
400         unsigned long i;
401         struct folio *folio;
402         unsigned int nr;
403
404         /*
405          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
406          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
407          * which is why we're unpinning after all.
408          */
409         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
410                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
411                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
412         }
413 }
414
415 /**
416  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
417  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
418  * @npages: number of pages in the @pages array.
419  *
420  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
421  *
422  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
423  */
424 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
425 {
426         unsigned long i;
427         struct folio *folio;
428         unsigned int nr;
429
430         /*
431          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
432          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
433          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
434          */
435         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
436                 return;
437
438         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
439         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
440                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
441                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
442         }
443 }
444 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
445
446 /*
447  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
448  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
449  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
450  */
451 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
452 {
453         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
454                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
455 }
456
457 #ifdef CONFIG_MMU
458 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
459                 unsigned int flags)
460 {
461         /*
462          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
463          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
464          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
465          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
466          * But we can only make this optimization where a hole would surely
467          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
468          */
469         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
470                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
471                 return ERR_PTR(-EFAULT);
472         return NULL;
473 }
474
475 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
476                 pte_t *pte, unsigned int flags)
477 {
478         if (flags & FOLL_TOUCH) {
479                 pte_t entry = *pte;
480
481                 if (flags & FOLL_WRITE)
482                         entry = pte_mkdirty(entry);
483                 entry = pte_mkyoung(entry);
484
485                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
486                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
487                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
488                 }
489         }
490
491         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
492         return -EEXIST;
493 }
494
495 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
496 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
497                                         struct vm_area_struct *vma,
498                                         unsigned int flags)
499 {
500         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
501         if (pte_write(pte))
502                 return true;
503
504         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
505         if (!(flags & FOLL_FORCE))
506                 return false;
507
508         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
509         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
510                 return false;
511
512         /* ... or read-only private ones */
513         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
514                 return false;
515
516         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
517         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
518                 return false;
519
520         /*
521          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
522          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
523          */
524         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
525                 return false;
526
527         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
528         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
529                 return false;
530         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
531 }
532
533 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
534                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
535                 struct dev_pagemap **pgmap)
536 {
537         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
538         struct page *page;
539         spinlock_t *ptl;
540         pte_t *ptep, pte;
541         int ret;
542
543         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
544         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
545                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
546                 return ERR_PTR(-EINVAL);
547         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
548                 return no_page_table(vma, flags);
549
550         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
551         pte = *ptep;
552         if (!pte_present(pte))
553                 goto no_page;
554         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(flags))
555                 goto no_page;
556
557         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
558
559         /*
560          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
561          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
562          */
563         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
564             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
565                 page = NULL;
566                 goto out;
567         }
568
569         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
570                 /*
571                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
572                  * case since they are only valid while holding the pgmap
573                  * reference.
574                  */
575                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
576                 if (*pgmap)
577                         page = pte_page(pte);
578                 else
579                         goto no_page;
580         } else if (unlikely(!page)) {
581                 if (flags & FOLL_DUMP) {
582                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
583                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
584                         goto out;
585                 }
586
587                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
588                         page = pte_page(pte);
589                 } else {
590                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
591                         page = ERR_PTR(ret);
592                         goto out;
593                 }
594         }
595
596         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
597                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
598                 goto out;
599         }
600
601         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
602                        !PageAnonExclusive(page), page);
603
604         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
605         ret = try_grab_page(page, flags);
606         if (unlikely(ret)) {
607                 page = ERR_PTR(ret);
608                 goto out;
609         }
610
611         /*
612          * We need to make the page accessible if and only if we are going
613          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
614          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
615          */
616         if (flags & FOLL_PIN) {
617                 ret = arch_make_page_accessible(page);
618                 if (ret) {
619                         unpin_user_page(page);
620                         page = ERR_PTR(ret);
621                         goto out;
622                 }
623         }
624         if (flags & FOLL_TOUCH) {
625                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
626                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
627                         set_page_dirty(page);
628                 /*
629                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
630                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
631                  * mark_page_accessed().
632                  */
633                 mark_page_accessed(page);
634         }
635 out:
636         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
637         return page;
638 no_page:
639         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
640         if (!pte_none(pte))
641                 return NULL;
642         return no_page_table(vma, flags);
643 }
644
645 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
646                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
647                                     unsigned int flags,
648                                     struct follow_page_context *ctx)
649 {
650         pmd_t *pmd, pmdval;
651         spinlock_t *ptl;
652         struct page *page;
653         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
654
655         pmd = pmd_offset(pudp, address);
656         /*
657          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
658          * on the stack so that it will stop changing under the code.
659          */
660         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
661         if (pmd_none(pmdval))
662                 return no_page_table(vma, flags);
663         if (!pmd_present(pmdval))
664                 return no_page_table(vma, flags);
665         if (pmd_devmap(pmdval)) {
666                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
667                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
668                 spin_unlock(ptl);
669                 if (page)
670                         return page;
671         }
672         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
673                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
674
675         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(flags))
676                 return no_page_table(vma, flags);
677
678         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
679         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
680                 spin_unlock(ptl);
681                 return no_page_table(vma, flags);
682         }
683         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
684                 spin_unlock(ptl);
685                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
686         }
687         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
688                 int ret;
689                 page = pmd_page(*pmd);
690                 if (is_huge_zero_page(page)) {
691                         spin_unlock(ptl);
692                         ret = 0;
693                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
694                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
695                                 ret = -EBUSY;
696                 } else {
697                         spin_unlock(ptl);
698                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
699                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
700                 }
701
702                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
703                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
704         }
705         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
706         spin_unlock(ptl);
707         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
708         return page;
709 }
710
711 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
712                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
713                                     unsigned int flags,
714                                     struct follow_page_context *ctx)
715 {
716         pud_t *pud;
717         spinlock_t *ptl;
718         struct page *page;
719         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
720
721         pud = pud_offset(p4dp, address);
722         if (pud_none(*pud))
723                 return no_page_table(vma, flags);
724         if (pud_devmap(*pud)) {
725                 ptl = pud_lock(mm, pud);
726                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
727                 spin_unlock(ptl);
728                 if (page)
729                         return page;
730         }
731         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
732                 return no_page_table(vma, flags);
733
734         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
735 }
736
737 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
738                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
739                                     unsigned int flags,
740                                     struct follow_page_context *ctx)
741 {
742         p4d_t *p4d;
743
744         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
745         if (p4d_none(*p4d))
746                 return no_page_table(vma, flags);
747         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
748         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
749                 return no_page_table(vma, flags);
750
751         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
752 }
753
754 /**
755  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
756  * @vma: vm_area_struct mapping @address
757  * @address: virtual address to look up
758  * @flags: flags modifying lookup behaviour
759  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
760  *       pointer to output page_mask
761  *
762  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
763  *
764  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
765  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
766  *
767  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
768  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
769  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
770  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
771  *
772  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
773  *
774  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
775  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
776  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
777  */
778 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
779                               unsigned long address, unsigned int flags,
780                               struct follow_page_context *ctx)
781 {
782         pgd_t *pgd;
783         struct page *page;
784         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
785
786         ctx->page_mask = 0;
787
788         /*
789          * Call hugetlb_follow_page_mask for hugetlb vmas as it will use
790          * special hugetlb page table walking code.  This eliminates the
791          * need to check for hugetlb entries in the general walking code.
792          *
793          * hugetlb_follow_page_mask is only for follow_page() handling here.
794          * Ordinary GUP uses follow_hugetlb_page for hugetlb processing.
795          */
796         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
797                 page = hugetlb_follow_page_mask(vma, address, flags);
798                 if (!page)
799                         page = no_page_table(vma, flags);
800                 return page;
801         }
802
803         pgd = pgd_offset(mm, address);
804
805         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
806                 return no_page_table(vma, flags);
807
808         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
809 }
810
811 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
812                          unsigned int foll_flags)
813 {
814         struct follow_page_context ctx = { NULL };
815         struct page *page;
816
817         if (vma_is_secretmem(vma))
818                 return NULL;
819
820         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
821                 return NULL;
822
823         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
824         if (ctx.pgmap)
825                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
826         return page;
827 }
828
829 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
830                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
831                 struct page **page)
832 {
833         pgd_t *pgd;
834         p4d_t *p4d;
835         pud_t *pud;
836         pmd_t *pmd;
837         pte_t *pte;
838         int ret = -EFAULT;
839
840         /* user gate pages are read-only */
841         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
842                 return -EFAULT;
843         if (address > TASK_SIZE)
844                 pgd = pgd_offset_k(address);
845         else
846                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
847         if (pgd_none(*pgd))
848                 return -EFAULT;
849         p4d = p4d_offset(pgd, address);
850         if (p4d_none(*p4d))
851                 return -EFAULT;
852         pud = pud_offset(p4d, address);
853         if (pud_none(*pud))
854                 return -EFAULT;
855         pmd = pmd_offset(pud, address);
856         if (!pmd_present(*pmd))
857                 return -EFAULT;
858         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
859         pte = pte_offset_map(pmd, address);
860         if (pte_none(*pte))
861                 goto unmap;
862         *vma = get_gate_vma(mm);
863         if (!page)
864                 goto out;
865         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
866         if (!*page) {
867                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
868                         goto unmap;
869                 *page = pte_page(*pte);
870         }
871         ret = try_grab_page(*page, gup_flags);
872         if (unlikely(ret))
873                 goto unmap;
874 out:
875         ret = 0;
876 unmap:
877         pte_unmap(pte);
878         return ret;
879 }
880
881 /*
882  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
883  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
884  * to 0 and -EBUSY returned.
885  */
886 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
887                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
888                 int *locked)
889 {
890         unsigned int fault_flags = 0;
891         vm_fault_t ret;
892
893         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
894                 return -EFAULT;
895         if (*flags & FOLL_WRITE)
896                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
897         if (*flags & FOLL_REMOTE)
898                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
899         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
900                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
901                 /*
902                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
903                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
904                  * That's because some callers may not be prepared to
905                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
906                  */
907                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
908                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
909         }
910         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
911                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
912         if (*flags & FOLL_TRIED) {
913                 /*
914                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
915                  * can co-exist
916                  */
917                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
918         }
919         if (unshare) {
920                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
921                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
922                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
923         }
924
925         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
926
927         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
928                 /*
929                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
930                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
931                  */
932                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
933                 *locked = 0;
934
935                 /*
936                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
937                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
938                  * what has happened - we've just fully completed a page
939                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
940                  * that we want to take the mmap lock _again_.
941                  */
942                 return -EAGAIN;
943         }
944
945         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
946                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
947
948                 if (err)
949                         return err;
950                 BUG();
951         }
952
953         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
954                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
955                         *locked = 0;
956                 return -EBUSY;
957         }
958
959         return 0;
960 }
961
962 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
963 {
964         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
965         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
966         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
967
968         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
969                 return -EFAULT;
970
971         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
972                 return -EFAULT;
973
974         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
975                 return -EOPNOTSUPP;
976
977         if (vma_is_secretmem(vma))
978                 return -EFAULT;
979
980         if (write) {
981                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
982                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
983                                 return -EFAULT;
984                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
985                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
986                                 return -EFAULT;
987                         /*
988                          * We used to let the write,force case do COW in a
989                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
990                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
991                          * executable, without corrupting the file (yet only
992                          * when that file had been opened for writing!).
993                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
994                          * just reject it.
995                          */
996                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
997                                 return -EFAULT;
998                 }
999         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1000                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1001                         return -EFAULT;
1002                 /*
1003                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1004                  * have VM_MAYREAD set?
1005                  */
1006                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1007                         return -EFAULT;
1008         }
1009         /*
1010          * gups are always data accesses, not instruction
1011          * fetches, so execute=false here
1012          */
1013         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1014                 return -EFAULT;
1015         return 0;
1016 }
1017
1018 /**
1019  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1020  * @mm:         mm_struct of target mm
1021  * @start:      starting user address
1022  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1023  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1024  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1025  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1026  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1027  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1028  *              Or NULL if the caller does not require them.
1029  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1030  *
1031  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1032  * number requested), or an error. Details about the return value:
1033  *
1034  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1035  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1036  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1037  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1038  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1039  *
1040  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1041  *
1042  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1043  *
1044  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1045  *
1046  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1047  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1048  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1049  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1050  *
1051  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1052  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1053  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1054  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1055  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1056  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1057  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1058  * locks can't be held over the syscall boundary.
1059  *
1060  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1061  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1062  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1063  * before put_page is called.
1064  *
1065  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1066  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1067  *
1068  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1069  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1070  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1071  *
1072  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1073  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1074  * you need some special @gup_flags.
1075  */
1076 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1077                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1078                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1079                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1080 {
1081         long ret = 0, i = 0;
1082         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1083         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1084
1085         if (!nr_pages)
1086                 return 0;
1087
1088         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1089
1090         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1091
1092         do {
1093                 struct page *page;
1094                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1095                 unsigned int page_increm;
1096
1097                 /* first iteration or cross vma bound */
1098                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1099                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1100                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1101                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1102                                                 gup_flags, &vma,
1103                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1104                                 if (ret)
1105                                         goto out;
1106                                 ctx.page_mask = 0;
1107                                 goto next_page;
1108                         }
1109
1110                         if (!vma) {
1111                                 ret = -EFAULT;
1112                                 goto out;
1113                         }
1114                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1115                         if (ret)
1116                                 goto out;
1117
1118                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1119                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1120                                                 &start, &nr_pages, i,
1121                                                 gup_flags, locked);
1122                                 if (!*locked) {
1123                                         /*
1124                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1125                                          * and we've lost mmap_lock.
1126                                          * We must stop here.
1127                                          */
1128                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1129                                         goto out;
1130                                 }
1131                                 continue;
1132                         }
1133                 }
1134 retry:
1135                 /*
1136                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1137                  * potentially allocating memory.
1138                  */
1139                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1140                         ret = -EINTR;
1141                         goto out;
1142                 }
1143                 cond_resched();
1144
1145                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1146                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1147                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1148                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1149                         switch (ret) {
1150                         case 0:
1151                                 goto retry;
1152                         case -EBUSY:
1153                         case -EAGAIN:
1154                                 ret = 0;
1155                                 fallthrough;
1156                         case -EFAULT:
1157                         case -ENOMEM:
1158                         case -EHWPOISON:
1159                                 goto out;
1160                         }
1161                         BUG();
1162                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1163                         /*
1164                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1165                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1166                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1167                          * for this page.
1168                          */
1169                         if (pages) {
1170                                 ret = PTR_ERR(page);
1171                                 goto out;
1172                         }
1173
1174                         goto next_page;
1175                 } else if (IS_ERR(page)) {
1176                         ret = PTR_ERR(page);
1177                         goto out;
1178                 }
1179                 if (pages) {
1180                         pages[i] = page;
1181                         flush_anon_page(vma, page, start);
1182                         flush_dcache_page(page);
1183                         ctx.page_mask = 0;
1184                 }
1185 next_page:
1186                 if (vmas) {
1187                         vmas[i] = vma;
1188                         ctx.page_mask = 0;
1189                 }
1190                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1191                 if (page_increm > nr_pages)
1192                         page_increm = nr_pages;
1193                 i += page_increm;
1194                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1195                 nr_pages -= page_increm;
1196         } while (nr_pages);
1197 out:
1198         if (ctx.pgmap)
1199                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1200         return i ? i : ret;
1201 }
1202
1203 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1204                               unsigned int fault_flags)
1205 {
1206         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1207         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1208         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1209
1210         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1211                 return false;
1212
1213         /*
1214          * The architecture might have a hardware protection
1215          * mechanism other than read/write that can deny access.
1216          *
1217          * gup always represents data access, not instruction
1218          * fetches, so execute=false here:
1219          */
1220         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1221                 return false;
1222
1223         return true;
1224 }
1225
1226 /**
1227  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1228  * @mm:         mm_struct of target mm
1229  * @address:    user address
1230  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1231  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1232  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1233  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1234  *
1235  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1236  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1237  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1238  * trying again.
1239  *
1240  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1241  *
1242  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1243  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1244  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1245  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1246  *
1247  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1248  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1249  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1250  * succeed.
1251  *
1252  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1253  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1254  */
1255 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1256                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1257                      bool *unlocked)
1258 {
1259         struct vm_area_struct *vma;
1260         vm_fault_t ret;
1261
1262         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1263
1264         if (unlocked)
1265                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1266
1267 retry:
1268         vma = find_extend_vma(mm, address);
1269         if (!vma || address < vma->vm_start)
1270                 return -EFAULT;
1271
1272         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1273                 return -EFAULT;
1274
1275         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1276             fatal_signal_pending(current))
1277                 return -EINTR;
1278
1279         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1280
1281         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1282                 /*
1283                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1284                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1285                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1286                  */
1287                 mmap_read_lock(mm);
1288                 *unlocked = true;
1289                 return 0;
1290         }
1291
1292         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1293                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1294
1295                 if (err)
1296                         return err;
1297                 BUG();
1298         }
1299
1300         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1301                 mmap_read_lock(mm);
1302                 *unlocked = true;
1303                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1304                 goto retry;
1305         }
1306
1307         return 0;
1308 }
1309 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1310
1311 /*
1312  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1313  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1314  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1315  */
1316 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1317 {
1318         if (fatal_signal_pending(current))
1319                 return true;
1320
1321         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1322                 return false;
1323
1324         return signal_pending(current);
1325 }
1326
1327 /*
1328  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1329  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1330  * set (*locked = 0).
1331  *
1332  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1333  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1334  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1335  * function execution.
1336  *
1337  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1338  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1339  */
1340 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1341                                                 unsigned long start,
1342                                                 unsigned long nr_pages,
1343                                                 struct page **pages,
1344                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1345                                                 int *locked,
1346                                                 unsigned int flags)
1347 {
1348         long ret, pages_done;
1349         bool must_unlock = false;
1350
1351         /*
1352          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1353          * lock must be released when this returns.
1354          */
1355         if (!*locked) {
1356                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1357                         return -EAGAIN;
1358                 must_unlock = true;
1359                 *locked = 1;
1360         }
1361         else
1362                 mmap_assert_locked(mm);
1363
1364         if (flags & FOLL_PIN)
1365                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1366
1367         /*
1368          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1369          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1370          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1371          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1372          *
1373          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1374          * that here, as any failures will be obvious enough.
1375          */
1376         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1377                 flags |= FOLL_GET;
1378
1379         pages_done = 0;
1380         for (;;) {
1381                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1382                                        vmas, locked);
1383                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1384                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1385                         pages_done = ret;
1386                         break;
1387                 }
1388
1389                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1390                 if (!*locked) {
1391                         BUG_ON(ret < 0);
1392                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1393                 }
1394
1395                 if (ret > 0) {
1396                         nr_pages -= ret;
1397                         pages_done += ret;
1398                         if (!nr_pages)
1399                                 break;
1400                 }
1401                 if (*locked) {
1402                         /*
1403                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1404                          * FOLL_NOWAIT.
1405                          */
1406                         if (!pages_done)
1407                                 pages_done = ret;
1408                         break;
1409                 }
1410                 /*
1411                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1412                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1413                  */
1414                 if (likely(pages))
1415                         pages += ret;
1416                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1417
1418                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1419                 must_unlock = true;
1420
1421 retry:
1422                 /*
1423                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1424                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1425                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1426                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1427                  * the caller's request. So we need to check it before we
1428                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1429                  */
1430                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1431                         if (!pages_done)
1432                                 pages_done = -EINTR;
1433                         break;
1434                 }
1435
1436                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1437                 if (ret) {
1438                         BUG_ON(ret > 0);
1439                         if (!pages_done)
1440                                 pages_done = ret;
1441                         break;
1442                 }
1443
1444                 *locked = 1;
1445                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1446                                        pages, NULL, locked);
1447                 if (!*locked) {
1448                         /* Continue to retry until we succeeded */
1449                         BUG_ON(ret != 0);
1450                         goto retry;
1451                 }
1452                 if (ret != 1) {
1453                         BUG_ON(ret > 1);
1454                         if (!pages_done)
1455                                 pages_done = ret;
1456                         break;
1457                 }
1458                 nr_pages--;
1459                 pages_done++;
1460                 if (!nr_pages)
1461                         break;
1462                 if (likely(pages))
1463                         pages++;
1464                 start += PAGE_SIZE;
1465         }
1466         if (must_unlock && *locked) {
1467                 /*
1468                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1469                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1470                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1471                  */
1472                 mmap_read_unlock(mm);
1473                 *locked = 0;
1474         }
1475         return pages_done;
1476 }
1477
1478 /**
1479  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1480  * @vma:   target vma
1481  * @start: start address
1482  * @end:   end address
1483  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1484  *
1485  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1486  *
1487  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1488  * code on error.
1489  *
1490  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1491  *
1492  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1493  * be unperturbed.
1494  *
1495  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1496  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1497  */
1498 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1499                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1500 {
1501         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1502         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1503         int local_locked = 1;
1504         int gup_flags;
1505         long ret;
1506
1507         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1508         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1509         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1510         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1511         mmap_assert_locked(mm);
1512
1513         /*
1514          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1515          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1516          */
1517         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1518                 return nr_pages;
1519
1520         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1521         /*
1522          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1523          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1524          * and we would not want to dirty them for nothing.
1525          */
1526         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1527                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1528
1529         /*
1530          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1531          * other than PROT_NONE.
1532          */
1533         if (vma_is_accessible(vma))
1534                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1535
1536         if (locked)
1537                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
1538
1539         /*
1540          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1541          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1542          */
1543         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1544                                 NULL, NULL, locked ? locked : &local_locked);
1545         lru_add_drain();
1546         return ret;
1547 }
1548
1549 /*
1550  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1551  *                            given VMA range readable/writable
1552  *
1553  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1554  *
1555  * @vma: target vma
1556  * @start: start address
1557  * @end: end address
1558  * @write: whether to prefault readable or writable
1559  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1560  *
1561  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1562  * code on error (see __get_user_pages()).
1563  *
1564  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1565  * covered by the VMA. If it's released, *@locked will be set to 0.
1566  */
1567 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1568                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1569 {
1570         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1571         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1572         int gup_flags;
1573         long ret;
1574
1575         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1576         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1577         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1578         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1579         mmap_assert_locked(mm);
1580
1581         /*
1582          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1583          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1584          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1585          *             in the page table.
1586          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1587          *                a poisoned page.
1588          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1589          */
1590         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE;
1591         if (write)
1592                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1593
1594         /*
1595          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1596          * problems or incompatible mappings.
1597          */
1598         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1599                 return -EINVAL;
1600
1601         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1602                                 NULL, NULL, locked);
1603         lru_add_drain();
1604         return ret;
1605 }
1606
1607 /*
1608  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1609  *
1610  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1611  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1612  * mmap_lock must not be held.
1613  */
1614 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1615 {
1616         struct mm_struct *mm = current->mm;
1617         unsigned long end, nstart, nend;
1618         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1619         int locked = 0;
1620         long ret = 0;
1621
1622         end = start + len;
1623
1624         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1625                 /*
1626                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1627                  * Find first corresponding VMA.
1628                  */
1629                 if (!locked) {
1630                         locked = 1;
1631                         mmap_read_lock(mm);
1632                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
1633                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1634                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
1635
1636                 if (!vma)
1637                         break;
1638                 /*
1639                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1640                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1641                  */
1642                 nend = min(end, vma->vm_end);
1643                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1644                         continue;
1645                 if (nstart < vma->vm_start)
1646                         nstart = vma->vm_start;
1647                 /*
1648                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1649                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1650                  * if the vma was already munlocked.
1651                  */
1652                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1653                 if (ret < 0) {
1654                         if (ignore_errors) {
1655                                 ret = 0;
1656                                 continue;       /* continue at next VMA */
1657                         }
1658                         break;
1659                 }
1660                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1661                 ret = 0;
1662         }
1663         if (locked)
1664                 mmap_read_unlock(mm);
1665         return ret;     /* 0 or negative error code */
1666 }
1667 #else /* CONFIG_MMU */
1668 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1669                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1670                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1671                 unsigned int foll_flags)
1672 {
1673         struct vm_area_struct *vma;
1674         bool must_unlock = false;
1675         unsigned long vm_flags;
1676         long i;
1677
1678         if (!nr_pages)
1679                 return 0;
1680
1681         /*
1682          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1683          * lock must be released when this returns.
1684          */
1685         if (!*locked) {
1686                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1687                         return -EAGAIN;
1688                 must_unlock = true;
1689                 *locked = 1;
1690         }
1691
1692         /* calculate required read or write permissions.
1693          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1694          */
1695         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1696                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1697         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1698                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1699
1700         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1701                 vma = find_vma(mm, start);
1702                 if (!vma)
1703                         break;
1704
1705                 /* protect what we can, including chardevs */
1706                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1707                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1708                         break;
1709
1710                 if (pages) {
1711                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
1712                         if (pages[i])
1713                                 get_page(pages[i]);
1714                 }
1715                 if (vmas)
1716                         vmas[i] = vma;
1717                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1718         }
1719
1720         if (must_unlock && *locked) {
1721                 mmap_read_unlock(mm);
1722                 *locked = 0;
1723         }
1724
1725         return i ? : -EFAULT;
1726 }
1727 #endif /* !CONFIG_MMU */
1728
1729 /**
1730  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1731  * @uaddr: start of address range
1732  * @size: size of address range
1733  *
1734  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1735  * copy_from_user()).
1736  */
1737 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1738 {
1739         char __user *start = uaddr, *end;
1740
1741         if (unlikely(size == 0))
1742                 return 0;
1743         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1744                 return size;
1745         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1746                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1747                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1748         }
1749         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1750         if (unlikely(end < start))
1751                 end = NULL;
1752         while (uaddr != end) {
1753                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1754                 uaddr += PAGE_SIZE;
1755         }
1756
1757 out:
1758         user_write_access_end();
1759         if (size > uaddr - start)
1760                 return size - (uaddr - start);
1761         return 0;
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1764
1765 /**
1766  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1767  * @uaddr: start of address range
1768  * @size: size of address range
1769  *
1770  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1771  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1772  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1773  *
1774  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1775  * copy_from_user()).
1776  */
1777 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1778 {
1779         size_t faulted_in;
1780
1781         /*
1782          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1783          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1784          * functions may not check for this.
1785          */
1786         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1787         if (faulted_in)
1788                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1789
1790         return size - faulted_in;
1791 }
1792 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1793
1794 /*
1795  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1796  * @uaddr: start of address range
1797  * @size: length of address range
1798  *
1799  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1800  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1801  * memory.
1802  *
1803  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1804  *
1805  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1806  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1807  * time.
1808  *
1809  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1810  * copy_from_user().
1811  */
1812 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1813 {
1814         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1815         struct mm_struct *mm = current->mm;
1816         bool unlocked = false;
1817
1818         if (unlikely(size == 0))
1819                 return 0;
1820         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1821         if (end < start)
1822                 end = 0;
1823
1824         mmap_read_lock(mm);
1825         do {
1826                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1827                         break;
1828                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1829         } while (start != end);
1830         mmap_read_unlock(mm);
1831
1832         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1833                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1834         return 0;
1835 }
1836 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1837
1838 /**
1839  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1840  * @uaddr: start of user address range
1841  * @size: size of user address range
1842  *
1843  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1844  * copy_from_user()).
1845  */
1846 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1847 {
1848         const char __user *start = uaddr, *end;
1849         volatile char c;
1850
1851         if (unlikely(size == 0))
1852                 return 0;
1853         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1854                 return size;
1855         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1856                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1857                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1858         }
1859         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1860         if (unlikely(end < start))
1861                 end = NULL;
1862         while (uaddr != end) {
1863                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1864                 uaddr += PAGE_SIZE;
1865         }
1866
1867 out:
1868         user_read_access_end();
1869         (void)c;
1870         if (size > uaddr - start)
1871                 return size - (uaddr - start);
1872         return 0;
1873 }
1874 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1875
1876 /**
1877  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1878  * @addr: user address
1879  *
1880  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1881  * to be freed afterwards by put_page().
1882  *
1883  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1884  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1885  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1886  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1887  *
1888  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1889  */
1890 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1891 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1892 {
1893         struct page *page;
1894         int locked = 0;
1895         int ret;
1896
1897         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, NULL,
1898                                       &locked,
1899                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1900         return (ret == 1) ? page : NULL;
1901 }
1902 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1903
1904 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1905 /*
1906  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
1907  */
1908 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
1909                                         struct list_head *movable_page_list,
1910                                         unsigned long nr_pages,
1911                                         struct page **pages)
1912 {
1913         unsigned long i, collected = 0;
1914         struct folio *prev_folio = NULL;
1915         bool drain_allow = true;
1916
1917         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1918                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1919
1920                 if (folio == prev_folio)
1921                         continue;
1922                 prev_folio = folio;
1923
1924                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
1925                         continue;
1926
1927                 collected++;
1928
1929                 if (folio_is_device_coherent(folio))
1930                         continue;
1931
1932                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1933                         isolate_hugetlb(folio, movable_page_list);
1934                         continue;
1935                 }
1936
1937                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1938                         lru_add_drain_all();
1939                         drain_allow = false;
1940                 }
1941
1942                 if (!folio_isolate_lru(folio))
1943                         continue;
1944
1945                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
1946                 node_stat_mod_folio(folio,
1947                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1948                                     folio_nr_pages(folio));
1949         }
1950
1951         return collected;
1952 }
1953
1954 /*
1955  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
1956  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
1957  * (or partial success).
1958  */
1959 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
1960                                         struct list_head *movable_page_list,
1961                                         unsigned long nr_pages,
1962                                         struct page **pages)
1963 {
1964         int ret;
1965         unsigned long i;
1966
1967         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1968                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1969
1970                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
1971                         /*
1972                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
1973                          * the pin on the source page to a normal reference.
1974                          */
1975                         pages[i] = NULL;
1976                         folio_get(folio);
1977                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
1978
1979                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
1980                                 ret = -EBUSY;
1981                                 goto err;
1982                         }
1983
1984                         continue;
1985                 }
1986
1987                 /*
1988                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
1989                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
1990                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
1991                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
1992                  * page won't be freed if it's migrating.
1993                  */
1994                 unpin_user_page(pages[i]);
1995                 pages[i] = NULL;
1996         }
1997
1998         if (!list_empty(movable_page_list)) {
1999                 struct migration_target_control mtc = {
2000                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2001                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2002                 };
2003
2004                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
2005                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2006                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2007                         ret = -ENOMEM;
2008                         goto err;
2009                 }
2010         }
2011
2012         putback_movable_pages(movable_page_list);
2013
2014         return -EAGAIN;
2015
2016 err:
2017         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2018                 if (pages[i])
2019                         unpin_user_page(pages[i]);
2020         putback_movable_pages(movable_page_list);
2021
2022         return ret;
2023 }
2024
2025 /*
2026  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2027  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2028  * this routine.
2029  *
2030  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2031  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2032  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2033  * call this routine again.
2034  *
2035  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2036  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2037  *
2038  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2039  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2040  */
2041 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2042                                             struct page **pages)
2043 {
2044         unsigned long collected;
2045         LIST_HEAD(movable_page_list);
2046
2047         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2048                                                 nr_pages, pages);
2049         if (!collected)
2050                 return 0;
2051
2052         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2053                                                 pages);
2054 }
2055 #else
2056 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2057                                             struct page **pages)
2058 {
2059         return 0;
2060 }
2061 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2062
2063 /*
2064  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2065  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2066  */
2067 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2068                                   unsigned long start,
2069                                   unsigned long nr_pages,
2070                                   struct page **pages,
2071                                   struct vm_area_struct **vmas,
2072                                   int *locked,
2073                                   unsigned int gup_flags)
2074 {
2075         unsigned int flags;
2076         long rc, nr_pinned_pages;
2077
2078         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2079                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2080                                                locked, gup_flags);
2081
2082         flags = memalloc_pin_save();
2083         do {
2084                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2085                                                           pages, vmas, locked,
2086                                                           gup_flags);
2087                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2088                         rc = nr_pinned_pages;
2089                         break;
2090                 }
2091
2092                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2093                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2094         } while (rc == -EAGAIN);
2095         memalloc_pin_restore(flags);
2096         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2101  * update them with the required flags that the caller must have set.
2102  */
2103 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
2104                               int *locked, unsigned int *gup_flags_p,
2105                               unsigned int to_set)
2106 {
2107         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2108
2109         /*
2110          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2111          * interfaces:
2112          * - FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2113          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2114          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2115          */
2116         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_TRIED | FOLL_UNLOCKABLE |
2117                                       FOLL_REMOTE | FOLL_FAST_ONLY)))
2118                 return false;
2119
2120         gup_flags |= to_set;
2121         if (locked) {
2122                 /* At the external interface locked must be set */
2123                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2124                         return false;
2125
2126                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2127         }
2128
2129         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2130         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2131                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2132                 return false;
2133
2134         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2135         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2136                 return false;
2137
2138         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2139         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2140                 return false;
2141
2142         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2143         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2144                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2145                 return false;
2146
2147         /*
2148          * Can't use VMAs with locked, as locked allows GUP to unlock
2149          * which invalidates the vmas array
2150          */
2151         if (WARN_ON_ONCE(vmas && (gup_flags & FOLL_UNLOCKABLE)))
2152                 return false;
2153
2154         *gup_flags_p = gup_flags;
2155         return true;
2156 }
2157
2158 #ifdef CONFIG_MMU
2159 /**
2160  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2161  * @mm:         mm_struct of target mm
2162  * @start:      starting user address
2163  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2164  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2165  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2166  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2167  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2168  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2169  *              Or NULL if the caller does not require them.
2170  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2171  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2172  *              utilised. Lock must initially be held.
2173  *
2174  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2175  * number requested), or an error. Details about the return value:
2176  *
2177  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2178  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2179  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2180  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2181  *
2182  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2183  *
2184  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2185  *
2186  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2187  *
2188  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2189  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2190  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2191  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2192  *
2193  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2194  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2195  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2196  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2197  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2198  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2199  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2200  * locks can't be held over the syscall boundary.
2201  *
2202  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2203  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2204  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2205  *
2206  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2207  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2208  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2209  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2210  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2211  *
2212  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2213  *
2214  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2215  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2216  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2217  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2218  */
2219 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2220                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2221                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2222                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2223 {
2224         int local_locked = 1;
2225
2226         if (!is_valid_gup_args(pages, vmas, locked, &gup_flags,
2227                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2228                 return -EINVAL;
2229
2230         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2231                                        locked ? locked : &local_locked,
2232                                        gup_flags);
2233 }
2234 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2235
2236 #else /* CONFIG_MMU */
2237 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2238                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2239                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2240                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2241 {
2242         return 0;
2243 }
2244 #endif /* !CONFIG_MMU */
2245
2246 /**
2247  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2248  * @start:      starting user address
2249  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2250  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2251  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2252  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2253  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2254  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2255  *              Or NULL if the caller does not require them.
2256  *
2257  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2258  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2259  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2260  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2261  */
2262 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2263                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2264                 struct vm_area_struct **vmas)
2265 {
2266         int locked = 1;
2267
2268         if (!is_valid_gup_args(pages, vmas, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2269                 return -EINVAL;
2270
2271         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2272                                        vmas, &locked, gup_flags);
2273 }
2274 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2275
2276 /*
2277  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2278  *
2279  *      mmap_read_lock(mm);
2280  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2281  *      mmap_read_unlock(mm);
2282  *
2283  *  with:
2284  *
2285  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2286  *
2287  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2288  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2289  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2290  */
2291 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2292                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2293 {
2294         int locked = 0;
2295
2296         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, NULL, &gup_flags,
2297                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2298                 return -EINVAL;
2299
2300         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2301                                        NULL, &locked, gup_flags);
2302 }
2303 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2304
2305 /*
2306  * Fast GUP
2307  *
2308  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2309  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2310  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2311  * block any THP splits.
2312  *
2313  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2314  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2315  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2316  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2317  *
2318  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2319  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2320  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2321  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2322  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2323  *
2324  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2325  * are currently made:
2326  *
2327  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2328  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2329  *
2330  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2331  *
2332  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2333  *
2334  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2335  *
2336  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2337  */
2338 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2339
2340 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2341                                             unsigned int flags,
2342                                             struct page **pages)
2343 {
2344         while ((*nr) - nr_start) {
2345                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2346
2347                 ClearPageReferenced(page);
2348                 if (flags & FOLL_PIN)
2349                         unpin_user_page(page);
2350                 else
2351                         put_page(page);
2352         }
2353 }
2354
2355 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2356 /*
2357  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2358  * operations.
2359  *
2360  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2361  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2362  *
2363  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2364  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2365  * is pinned.
2366  *
2367  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2368  *
2369  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2370  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2371  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2372  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2373  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2374  */
2375 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2376                          unsigned long end, unsigned int flags,
2377                          struct page **pages, int *nr)
2378 {
2379         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2380         int nr_start = *nr, ret = 0;
2381         pte_t *ptep, *ptem;
2382
2383         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2384         do {
2385                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2386                 struct page *page;
2387                 struct folio *folio;
2388
2389                 if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(flags))
2390                         goto pte_unmap;
2391
2392                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2393                         goto pte_unmap;
2394
2395                 if (pte_devmap(pte)) {
2396                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2397                                 goto pte_unmap;
2398
2399                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2400                         if (unlikely(!pgmap)) {
2401                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2402                                 goto pte_unmap;
2403                         }
2404                 } else if (pte_special(pte))
2405                         goto pte_unmap;
2406
2407                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2408                 page = pte_page(pte);
2409
2410                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2411                 if (!folio)
2412                         goto pte_unmap;
2413
2414                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2415                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2416                         goto pte_unmap;
2417                 }
2418
2419                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2420                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2421                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2422                         goto pte_unmap;
2423                 }
2424
2425                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2426                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2427                         goto pte_unmap;
2428                 }
2429
2430                 /*
2431                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2432                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2433                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2434                  * details.
2435                  */
2436                 if (flags & FOLL_PIN) {
2437                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2438                         if (ret) {
2439                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2440                                 goto pte_unmap;
2441                         }
2442                 }
2443                 folio_set_referenced(folio);
2444                 pages[*nr] = page;
2445                 (*nr)++;
2446         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2447
2448         ret = 1;
2449
2450 pte_unmap:
2451         if (pgmap)
2452                 put_dev_pagemap(pgmap);
2453         pte_unmap(ptem);
2454         return ret;
2455 }
2456 #else
2457
2458 /*
2459  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2460  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2461  * to be special.
2462  *
2463  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2464  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2465  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2466  */
2467 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2468                          unsigned long end, unsigned int flags,
2469                          struct page **pages, int *nr)
2470 {
2471         return 0;
2472 }
2473 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2474
2475 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2476 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2477                              unsigned long end, unsigned int flags,
2478                              struct page **pages, int *nr)
2479 {
2480         int nr_start = *nr;
2481         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2482
2483         do {
2484                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2485
2486                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2487                 if (unlikely(!pgmap)) {
2488                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2489                         break;
2490                 }
2491
2492                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
2493                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2494                         break;
2495                 }
2496
2497                 SetPageReferenced(page);
2498                 pages[*nr] = page;
2499                 if (unlikely(try_grab_page(page, flags))) {
2500                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2501                         break;
2502                 }
2503                 (*nr)++;
2504                 pfn++;
2505         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2506
2507         put_dev_pagemap(pgmap);
2508         return addr == end;
2509 }
2510
2511 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2512                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2513                                  struct page **pages, int *nr)
2514 {
2515         unsigned long fault_pfn;
2516         int nr_start = *nr;
2517
2518         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2519         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2520                 return 0;
2521
2522         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2523                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2524                 return 0;
2525         }
2526         return 1;
2527 }
2528
2529 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2530                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2531                                  struct page **pages, int *nr)
2532 {
2533         unsigned long fault_pfn;
2534         int nr_start = *nr;
2535
2536         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2537         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2538                 return 0;
2539
2540         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2541                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2542                 return 0;
2543         }
2544         return 1;
2545 }
2546 #else
2547 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2548                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2549                                  struct page **pages, int *nr)
2550 {
2551         BUILD_BUG();
2552         return 0;
2553 }
2554
2555 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2556                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2557                                  struct page **pages, int *nr)
2558 {
2559         BUILD_BUG();
2560         return 0;
2561 }
2562 #endif
2563
2564 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2565                            unsigned long end, struct page **pages)
2566 {
2567         int nr;
2568
2569         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2570                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2571
2572         return nr;
2573 }
2574
2575 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2576 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2577                                       unsigned long sz)
2578 {
2579         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2580         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2581 }
2582
2583 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2584                        unsigned long end, unsigned int flags,
2585                        struct page **pages, int *nr)
2586 {
2587         unsigned long pte_end;
2588         struct page *page;
2589         struct folio *folio;
2590         pte_t pte;
2591         int refs;
2592
2593         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2594         if (pte_end < end)
2595                 end = pte_end;
2596
2597         pte = huge_ptep_get(ptep);
2598
2599         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2600                 return 0;
2601
2602         /* hugepages are never "special" */
2603         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2604
2605         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2606         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2607
2608         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2609         if (!folio)
2610                 return 0;
2611
2612         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2613                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2614                 return 0;
2615         }
2616
2617         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2618                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2619                 return 0;
2620         }
2621
2622         *nr += refs;
2623         folio_set_referenced(folio);
2624         return 1;
2625 }
2626
2627 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2628                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2629                 struct page **pages, int *nr)
2630 {
2631         pte_t *ptep;
2632         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2633         unsigned long next;
2634
2635         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2636         do {
2637                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2638                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2639                         return 0;
2640         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2641
2642         return 1;
2643 }
2644 #else
2645 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2646                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2647                 struct page **pages, int *nr)
2648 {
2649         return 0;
2650 }
2651 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2652
2653 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2654                         unsigned long end, unsigned int flags,
2655                         struct page **pages, int *nr)
2656 {
2657         struct page *page;
2658         struct folio *folio;
2659         int refs;
2660
2661         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2662                 return 0;
2663
2664         if (pmd_devmap(orig)) {
2665                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2666                         return 0;
2667                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2668                                              pages, nr);
2669         }
2670
2671         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2672         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2673
2674         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2675         if (!folio)
2676                 return 0;
2677
2678         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2679                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2680                 return 0;
2681         }
2682
2683         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2684                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2685                 return 0;
2686         }
2687
2688         *nr += refs;
2689         folio_set_referenced(folio);
2690         return 1;
2691 }
2692
2693 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2694                         unsigned long end, unsigned int flags,
2695                         struct page **pages, int *nr)
2696 {
2697         struct page *page;
2698         struct folio *folio;
2699         int refs;
2700
2701         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2702                 return 0;
2703
2704         if (pud_devmap(orig)) {
2705                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2706                         return 0;
2707                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2708                                              pages, nr);
2709         }
2710
2711         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2712         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2713
2714         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2715         if (!folio)
2716                 return 0;
2717
2718         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2719                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2720                 return 0;
2721         }
2722
2723         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2724                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2725                 return 0;
2726         }
2727
2728         *nr += refs;
2729         folio_set_referenced(folio);
2730         return 1;
2731 }
2732
2733 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2734                         unsigned long end, unsigned int flags,
2735                         struct page **pages, int *nr)
2736 {
2737         int refs;
2738         struct page *page;
2739         struct folio *folio;
2740
2741         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2742                 return 0;
2743
2744         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2745
2746         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2747         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2748
2749         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2750         if (!folio)
2751                 return 0;
2752
2753         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2754                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2755                 return 0;
2756         }
2757
2758         *nr += refs;
2759         folio_set_referenced(folio);
2760         return 1;
2761 }
2762
2763 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2764                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2765 {
2766         unsigned long next;
2767         pmd_t *pmdp;
2768
2769         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2770         do {
2771                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
2772
2773                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2774                 if (!pmd_present(pmd))
2775                         return 0;
2776
2777                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2778                              pmd_devmap(pmd))) {
2779                         if (pmd_protnone(pmd) &&
2780                             !gup_can_follow_protnone(flags))
2781                                 return 0;
2782
2783                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2784                                 pages, nr))
2785                                 return 0;
2786
2787                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2788                         /*
2789                          * architecture have different format for hugetlbfs
2790                          * pmd format and THP pmd format
2791                          */
2792                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2793                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2794                                 return 0;
2795                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
2796                         return 0;
2797         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2798
2799         return 1;
2800 }
2801
2802 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2803                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2804 {
2805         unsigned long next;
2806         pud_t *pudp;
2807
2808         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2809         do {
2810                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2811
2812                 next = pud_addr_end(addr, end);
2813                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2814                         return 0;
2815                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
2816                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2817                                           pages, nr))
2818                                 return 0;
2819                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2820                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2821                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2822                                 return 0;
2823                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2824                         return 0;
2825         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2826
2827         return 1;
2828 }
2829
2830 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2831                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2832 {
2833         unsigned long next;
2834         p4d_t *p4dp;
2835
2836         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2837         do {
2838                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2839
2840                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2841                 if (p4d_none(p4d))
2842                         return 0;
2843                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2844                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2845                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2846                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2847                                 return 0;
2848                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2849                         return 0;
2850         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2851
2852         return 1;
2853 }
2854
2855 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2856                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2857 {
2858         unsigned long next;
2859         pgd_t *pgdp;
2860
2861         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2862         do {
2863                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2864
2865                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2866                 if (pgd_none(pgd))
2867                         return;
2868                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2869                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2870                                           pages, nr))
2871                                 return;
2872                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2873                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2874                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2875                                 return;
2876                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2877                         return;
2878         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2879 }
2880 #else
2881 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2882                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2883 {
2884 }
2885 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2886
2887 #ifndef gup_fast_permitted
2888 /*
2889  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2890  * we need to fall back to the slow version:
2891  */
2892 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2893 {
2894         return true;
2895 }
2896 #endif
2897
2898 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2899                                             unsigned long end,
2900                                             unsigned int gup_flags,
2901                                             struct page **pages)
2902 {
2903         unsigned long flags;
2904         int nr_pinned = 0;
2905         unsigned seq;
2906
2907         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2908             !gup_fast_permitted(start, end))
2909                 return 0;
2910
2911         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2912                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2913                 if (seq & 1)
2914                         return 0;
2915         }
2916
2917         /*
2918          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2919          * general purpose use of this routine.
2920          *
2921          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2922          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2923          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2924          *
2925          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2926          * that come from THPs splitting.
2927          */
2928         local_irq_save(flags);
2929         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2930         local_irq_restore(flags);
2931
2932         /*
2933          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2934          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2935          */
2936         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2937                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2938                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
2939                         return 0;
2940                 } else {
2941                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
2942                 }
2943         }
2944         return nr_pinned;
2945 }
2946
2947 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2948                                         unsigned long nr_pages,
2949                                         unsigned int gup_flags,
2950                                         struct page **pages)
2951 {
2952         unsigned long len, end;
2953         unsigned long nr_pinned;
2954         int locked = 0;
2955         int ret;
2956
2957         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2958                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2959                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
2960                                        FOLL_PCI_P2PDMA)))
2961                 return -EINVAL;
2962
2963         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2964                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2965
2966         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2967                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2968
2969         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2970         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2971         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2972                 return 0;
2973         if (end > TASK_SIZE_MAX)
2974                 return -EFAULT;
2975         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2976                 return -EFAULT;
2977
2978         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2979         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2980                 return nr_pinned;
2981
2982         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2983         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2984         pages += nr_pinned;
2985         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
2986                                     pages, NULL, &locked,
2987                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
2988         if (ret < 0) {
2989                 /*
2990                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2991                  * returning -errno is not an option
2992                  */
2993                 if (nr_pinned)
2994                         return nr_pinned;
2995                 return ret;
2996         }
2997         return ret + nr_pinned;
2998 }
2999
3000 /**
3001  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3002  * @start:      starting user address
3003  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3004  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3005  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3006  *              Should be at least nr_pages long.
3007  *
3008  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3009  * the regular GUP.
3010  *
3011  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3012  * pages pinned.
3013  *
3014  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3015  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3016  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3017  */
3018 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3019                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3020 {
3021         /*
3022          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3023          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3024          *
3025          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3026          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3027          */
3028         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, NULL, &gup_flags,
3029                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3030                 return -EINVAL;
3031
3032         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3033 }
3034 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3035
3036 /**
3037  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3038  * @start:      starting user address
3039  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3040  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3041  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3042  *              Should be at least nr_pages long.
3043  *
3044  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3045  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3046  * calling get_user_pages().
3047  *
3048  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3049  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3050  * -errno.
3051  */
3052 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3053                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3054 {
3055         /*
3056          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3057          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3058          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3059          * request.
3060          */
3061         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3062                 return -EINVAL;
3063         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3064 }
3065 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3066
3067 /**
3068  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3069  *
3070  * @start:      starting user address
3071  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3072  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3073  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3074  *              Should be at least nr_pages long.
3075  *
3076  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3077  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3078  * the arguments here are identical.
3079  *
3080  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3081  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3082  */
3083 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3084                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3085 {
3086         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3087                 return -EINVAL;
3088         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3089 }
3090 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3091
3092 /**
3093  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3094  *
3095  * @mm:         mm_struct of target mm
3096  * @start:      starting user address
3097  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3098  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3099  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3100  *              Should be at least nr_pages long.
3101  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3102  *              Or NULL if the caller does not require them.
3103  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3104  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3105  *              utilised. Lock must initially be held.
3106  *
3107  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3108  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3109  * the arguments here are identical.
3110  *
3111  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3112  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3113  */
3114 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3115                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3116                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3117                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3118 {
3119         int local_locked = 1;
3120
3121         if (!is_valid_gup_args(pages, vmas, locked, &gup_flags,
3122                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3123                 return 0;
3124         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
3125                                      locked ? locked : &local_locked,
3126                                      gup_flags);
3127 }
3128 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3129
3130 /**
3131  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3132  *
3133  * @start:      starting user address
3134  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3135  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3136  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3137  *              Should be at least nr_pages long.
3138  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3139  *              Or NULL if the caller does not require them.
3140  *
3141  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3142  * FOLL_PIN is set.
3143  *
3144  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3145  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3146  */
3147 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3148                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3149                     struct vm_area_struct **vmas)
3150 {
3151         int locked = 1;
3152
3153         if (!is_valid_gup_args(pages, vmas, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3154                 return 0;
3155         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3156                                      pages, vmas, &locked, gup_flags);
3157 }
3158 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3159
3160 /*
3161  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3162  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3163  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3164  */
3165 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3166                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3167 {
3168         int locked = 0;
3169
3170         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, NULL, &gup_flags,
3171                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3172                 return 0;
3173
3174         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages, NULL,
3175                                      &locked, gup_flags);
3176 }
3177 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);