f0f3f4052b94ad8c0d2dc2af94024a9f1b35f6bd
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /*
48  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
49  * or NULL if that failed.
50  */
51 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
52 {
53         struct page *head = compound_head(page);
54
55         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
56                 return NULL;
57         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
58                 return NULL;
59         return head;
60 }
61
62 /*
63  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
64  * flags-dependent amount.
65  *
66  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
67  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
68  *
69  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
70  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
71  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
72  *
73  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
74  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
75  *
76  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
77  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
78  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
79  * is also emitted.
80  */
81 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
82                                                           int refs,
83                                                           unsigned int flags)
84 {
85         if (flags & FOLL_GET)
86                 return try_get_compound_head(page, refs);
87         else if (flags & FOLL_PIN) {
88                 int orig_refs = refs;
89
90                 /*
91                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
92                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
93                  */
94                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
95                                 is_migrate_cma_page(page))
96                         return NULL;
97
98                 /*
99                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
100                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
101                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
102                  *
103                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
104                  * field at least once, so that the page really is pinned.
105                  */
106                 if (!hpage_pincount_available(page))
107                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
108
109                 page = try_get_compound_head(page, refs);
110                 if (!page)
111                         return NULL;
112
113                 if (hpage_pincount_available(page))
114                         hpage_pincount_add(page, refs);
115
116                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
117                                     orig_refs);
118
119                 return page;
120         }
121
122         WARN_ON_ONCE(1);
123         return NULL;
124 }
125
126 /**
127  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
128  *
129  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
130  *
131  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
132  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
133  *
134  * @page:    pointer to page to be grabbed
135  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
136  *
137  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
138  * time. Cases:
139  *
140  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
141  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
142  *
143  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
144  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
145  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
146  */
147 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
148 {
149         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
150
151         if (flags & FOLL_GET)
152                 return try_get_page(page);
153         else if (flags & FOLL_PIN) {
154                 int refs = 1;
155
156                 page = compound_head(page);
157
158                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
159                         return false;
160
161                 if (hpage_pincount_available(page))
162                         hpage_pincount_add(page, 1);
163                 else
164                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
165
166                 /*
167                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
168                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
169                  * *also* increment the normal page refcount field at least
170                  * once, so that the page really is pinned.
171                  */
172                 page_ref_add(page, refs);
173
174                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
175         }
176
177         return true;
178 }
179
180 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
181 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
182 {
183         int count, refs = 1;
184
185         if (!page_is_devmap_managed(page))
186                 return false;
187
188         if (hpage_pincount_available(page))
189                 hpage_pincount_sub(page, 1);
190         else
191                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
192
193         count = page_ref_sub_return(page, refs);
194
195         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
196         /*
197          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
198          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
199          * stable because nobody holds a reference on the page.
200          */
201         if (count == 1)
202                 free_devmap_managed_page(page);
203         else if (!count)
204                 __put_page(page);
205
206         return true;
207 }
208 #else
209 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
210 {
211         return false;
212 }
213 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
214
215 /**
216  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
217  * @page:            pointer to page to be released
218  *
219  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
220  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
221  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
222  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
223  */
224 void unpin_user_page(struct page *page)
225 {
226         int refs = 1;
227
228         page = compound_head(page);
229
230         /*
231          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
232          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
233          * page is free and we need to inform the device driver through
234          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
235          */
236         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
237                 return;
238
239         if (hpage_pincount_available(page))
240                 hpage_pincount_sub(page, 1);
241         else
242                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
243
244         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
245                 __put_page(page);
246
247         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
248 }
249 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
250
251 /**
252  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
253  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
254  * @npages: number of pages in the @pages array.
255  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
256  *
257  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
258  * variants called on that page.
259  *
260  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
261  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
262  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
263  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
264  *
265  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
266  *
267  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
268  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
269  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
270  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
271  *
272  */
273 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
274                                  bool make_dirty)
275 {
276         unsigned long index;
277
278         /*
279          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
280          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
281          * single operation to the head page should suffice.
282          */
283
284         if (!make_dirty) {
285                 unpin_user_pages(pages, npages);
286                 return;
287         }
288
289         for (index = 0; index < npages; index++) {
290                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
291                 /*
292                  * Checking PageDirty at this point may race with
293                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
294                  * cases:
295                  *
296                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
297                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
298                  * because clear_page_dirty_for_io() called
299                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
300                  * However, now the page is going to get written back,
301                  * which meets the original intention of setting it
302                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
303                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
304                  * back.
305                  *
306                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
307                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
308                  * written back, so it gets written back again in the
309                  * next writeback cycle. This is harmless.
310                  */
311                 if (!PageDirty(page))
312                         set_page_dirty_lock(page);
313                 unpin_user_page(page);
314         }
315 }
316 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
317
318 /**
319  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
320  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
321  * @npages: number of pages in the @pages array.
322  *
323  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
324  *
325  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
326  */
327 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
328 {
329         unsigned long index;
330
331         /*
332          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
333          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
334          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
335          */
336         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
337                 return;
338         /*
339          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
340          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
341          * single operation to the head page should suffice.
342          */
343         for (index = 0; index < npages; index++)
344                 unpin_user_page(pages[index]);
345 }
346 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
347
348 #ifdef CONFIG_MMU
349 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
350                 unsigned int flags)
351 {
352         /*
353          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
354          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
355          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
356          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
357          * But we can only make this optimization where a hole would surely
358          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
359          */
360         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
361                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
362                 return ERR_PTR(-EFAULT);
363         return NULL;
364 }
365
366 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
367                 pte_t *pte, unsigned int flags)
368 {
369         /* No page to get reference */
370         if (flags & FOLL_GET)
371                 return -EFAULT;
372
373         if (flags & FOLL_TOUCH) {
374                 pte_t entry = *pte;
375
376                 if (flags & FOLL_WRITE)
377                         entry = pte_mkdirty(entry);
378                 entry = pte_mkyoung(entry);
379
380                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
381                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
382                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
383                 }
384         }
385
386         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
387         return -EEXIST;
388 }
389
390 /*
391  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
392  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
393  */
394 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
395 {
396         return pte_write(pte) ||
397                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
398 }
399
400 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
401                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
402                 struct dev_pagemap **pgmap)
403 {
404         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
405         struct page *page;
406         spinlock_t *ptl;
407         pte_t *ptep, pte;
408         int ret;
409
410         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
411         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
412                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
413                 return ERR_PTR(-EINVAL);
414 retry:
415         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
416                 return no_page_table(vma, flags);
417
418         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
419         pte = *ptep;
420         if (!pte_present(pte)) {
421                 swp_entry_t entry;
422                 /*
423                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
424                  * even while it is being migrated, so for that case we
425                  * need migration_entry_wait().
426                  */
427                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
428                         goto no_page;
429                 if (pte_none(pte))
430                         goto no_page;
431                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
432                 if (!is_migration_entry(entry))
433                         goto no_page;
434                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
435                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
436                 goto retry;
437         }
438         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
439                 goto no_page;
440         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
441                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
442                 return NULL;
443         }
444
445         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
446         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
447                 /*
448                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
449                  * case since they are only valid while holding the pgmap
450                  * reference.
451                  */
452                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
453                 if (*pgmap)
454                         page = pte_page(pte);
455                 else
456                         goto no_page;
457         } else if (unlikely(!page)) {
458                 if (flags & FOLL_DUMP) {
459                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
460                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
461                         goto out;
462                 }
463
464                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
465                         page = pte_page(pte);
466                 } else {
467                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
468                         page = ERR_PTR(ret);
469                         goto out;
470                 }
471         }
472
473         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
474                 get_page(page);
475                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
476                 lock_page(page);
477                 ret = split_huge_page(page);
478                 unlock_page(page);
479                 put_page(page);
480                 if (ret)
481                         return ERR_PTR(ret);
482                 goto retry;
483         }
484
485         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
486         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
487                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
488                 goto out;
489         }
490         /*
491          * We need to make the page accessible if and only if we are going
492          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
493          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
494          */
495         if (flags & FOLL_PIN) {
496                 ret = arch_make_page_accessible(page);
497                 if (ret) {
498                         unpin_user_page(page);
499                         page = ERR_PTR(ret);
500                         goto out;
501                 }
502         }
503         if (flags & FOLL_TOUCH) {
504                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
505                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
506                         set_page_dirty(page);
507                 /*
508                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
509                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
510                  * mark_page_accessed().
511                  */
512                 mark_page_accessed(page);
513         }
514         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
515                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
516                 if (PageTransCompound(page))
517                         goto out;
518
519                 /*
520                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
521                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
522                  * which might bounce very badly if there is contention.
523                  *
524                  * If the page is already locked, we don't need to
525                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
526                  * when it attempts to reclaim the page.
527                  */
528                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
529                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
530                         /*
531                          * Because we lock page here, and migration is
532                          * blocked by the pte's page reference, and we
533                          * know the page is still mapped, we don't even
534                          * need to check for file-cache page truncation.
535                          */
536                         mlock_vma_page(page);
537                         unlock_page(page);
538                 }
539         }
540 out:
541         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
542         return page;
543 no_page:
544         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
545         if (!pte_none(pte))
546                 return NULL;
547         return no_page_table(vma, flags);
548 }
549
550 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
551                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
552                                     unsigned int flags,
553                                     struct follow_page_context *ctx)
554 {
555         pmd_t *pmd, pmdval;
556         spinlock_t *ptl;
557         struct page *page;
558         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
559
560         pmd = pmd_offset(pudp, address);
561         /*
562          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
563          * on the stack so that it will stop changing under the code.
564          */
565         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
566         if (pmd_none(pmdval))
567                 return no_page_table(vma, flags);
568         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
569                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
570                 if (page)
571                         return page;
572                 return no_page_table(vma, flags);
573         }
574         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
575                 page = follow_huge_pd(vma, address,
576                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
577                                       PMD_SHIFT);
578                 if (page)
579                         return page;
580                 return no_page_table(vma, flags);
581         }
582 retry:
583         if (!pmd_present(pmdval)) {
584                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
585                         return no_page_table(vma, flags);
586                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
587                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
588                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
589                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
590                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
591                 /*
592                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
593                  * mmap_lock is held in read mode
594                  */
595                 if (pmd_none(pmdval))
596                         return no_page_table(vma, flags);
597                 goto retry;
598         }
599         if (pmd_devmap(pmdval)) {
600                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
601                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
602                 spin_unlock(ptl);
603                 if (page)
604                         return page;
605         }
606         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
607                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
608
609         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
610                 return no_page_table(vma, flags);
611
612 retry_locked:
613         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
614         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
615                 spin_unlock(ptl);
616                 return no_page_table(vma, flags);
617         }
618         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
619                 spin_unlock(ptl);
620                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
621                         return no_page_table(vma, flags);
622                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
623                 goto retry_locked;
624         }
625         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
626                 spin_unlock(ptl);
627                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
628         }
629         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
630                 int ret;
631                 page = pmd_page(*pmd);
632                 if (is_huge_zero_page(page)) {
633                         spin_unlock(ptl);
634                         ret = 0;
635                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
636                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
637                                 ret = -EBUSY;
638                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
639                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
640                                 spin_unlock(ptl);
641                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
642                         }
643                         spin_unlock(ptl);
644                         lock_page(page);
645                         ret = split_huge_page(page);
646                         unlock_page(page);
647                         put_page(page);
648                         if (pmd_none(*pmd))
649                                 return no_page_table(vma, flags);
650                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
651                         spin_unlock(ptl);
652                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
653                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
654                 }
655
656                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
657                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
658         }
659         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
660         spin_unlock(ptl);
661         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
662         return page;
663 }
664
665 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
666                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
667                                     unsigned int flags,
668                                     struct follow_page_context *ctx)
669 {
670         pud_t *pud;
671         spinlock_t *ptl;
672         struct page *page;
673         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
674
675         pud = pud_offset(p4dp, address);
676         if (pud_none(*pud))
677                 return no_page_table(vma, flags);
678         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
679                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
680                 if (page)
681                         return page;
682                 return no_page_table(vma, flags);
683         }
684         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
685                 page = follow_huge_pd(vma, address,
686                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
687                                       PUD_SHIFT);
688                 if (page)
689                         return page;
690                 return no_page_table(vma, flags);
691         }
692         if (pud_devmap(*pud)) {
693                 ptl = pud_lock(mm, pud);
694                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
695                 spin_unlock(ptl);
696                 if (page)
697                         return page;
698         }
699         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
700                 return no_page_table(vma, flags);
701
702         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
703 }
704
705 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
706                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
707                                     unsigned int flags,
708                                     struct follow_page_context *ctx)
709 {
710         p4d_t *p4d;
711         struct page *page;
712
713         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
714         if (p4d_none(*p4d))
715                 return no_page_table(vma, flags);
716         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
717         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
718                 return no_page_table(vma, flags);
719
720         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
721                 page = follow_huge_pd(vma, address,
722                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
723                                       P4D_SHIFT);
724                 if (page)
725                         return page;
726                 return no_page_table(vma, flags);
727         }
728         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
729 }
730
731 /**
732  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
733  * @vma: vm_area_struct mapping @address
734  * @address: virtual address to look up
735  * @flags: flags modifying lookup behaviour
736  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
737  *       pointer to output page_mask
738  *
739  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
740  *
741  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
742  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
743  *
744  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
745  *
746  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
747  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
748  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
749  */
750 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
751                               unsigned long address, unsigned int flags,
752                               struct follow_page_context *ctx)
753 {
754         pgd_t *pgd;
755         struct page *page;
756         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
757
758         ctx->page_mask = 0;
759
760         /* make this handle hugepd */
761         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
762         if (!IS_ERR(page)) {
763                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
764                 return page;
765         }
766
767         pgd = pgd_offset(mm, address);
768
769         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
770                 return no_page_table(vma, flags);
771
772         if (pgd_huge(*pgd)) {
773                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
774                 if (page)
775                         return page;
776                 return no_page_table(vma, flags);
777         }
778         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
779                 page = follow_huge_pd(vma, address,
780                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
781                                       PGDIR_SHIFT);
782                 if (page)
783                         return page;
784                 return no_page_table(vma, flags);
785         }
786
787         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
788 }
789
790 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
791                          unsigned int foll_flags)
792 {
793         struct follow_page_context ctx = { NULL };
794         struct page *page;
795
796         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
797         if (ctx.pgmap)
798                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
799         return page;
800 }
801
802 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
803                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
804                 struct page **page)
805 {
806         pgd_t *pgd;
807         p4d_t *p4d;
808         pud_t *pud;
809         pmd_t *pmd;
810         pte_t *pte;
811         int ret = -EFAULT;
812
813         /* user gate pages are read-only */
814         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
815                 return -EFAULT;
816         if (address > TASK_SIZE)
817                 pgd = pgd_offset_k(address);
818         else
819                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
820         if (pgd_none(*pgd))
821                 return -EFAULT;
822         p4d = p4d_offset(pgd, address);
823         if (p4d_none(*p4d))
824                 return -EFAULT;
825         pud = pud_offset(p4d, address);
826         if (pud_none(*pud))
827                 return -EFAULT;
828         pmd = pmd_offset(pud, address);
829         if (!pmd_present(*pmd))
830                 return -EFAULT;
831         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
832         pte = pte_offset_map(pmd, address);
833         if (pte_none(*pte))
834                 goto unmap;
835         *vma = get_gate_vma(mm);
836         if (!page)
837                 goto out;
838         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
839         if (!*page) {
840                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
841                         goto unmap;
842                 *page = pte_page(*pte);
843         }
844         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
845                 ret = -ENOMEM;
846                 goto unmap;
847         }
848 out:
849         ret = 0;
850 unmap:
851         pte_unmap(pte);
852         return ret;
853 }
854
855 /*
856  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
857  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
858  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
859  */
860 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
861                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
862 {
863         unsigned int fault_flags = 0;
864         vm_fault_t ret;
865
866         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
867         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
868                 return -ENOENT;
869         if (*flags & FOLL_WRITE)
870                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
871         if (*flags & FOLL_REMOTE)
872                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
873         if (locked)
874                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
875         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
877         if (*flags & FOLL_TRIED) {
878                 /*
879                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
880                  * can co-exist
881                  */
882                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
883         }
884
885         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
886         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
887                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
888
889                 if (err)
890                         return err;
891                 BUG();
892         }
893
894         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
895                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
896                         *locked = 0;
897                 return -EBUSY;
898         }
899
900         /*
901          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
902          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
903          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
904          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
905          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
906          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
907          * reCOWed by userspace write).
908          */
909         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
910                 *flags |= FOLL_COW;
911         return 0;
912 }
913
914 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
915 {
916         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
917         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
918         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
919
920         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
921                 return -EFAULT;
922
923         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
924                 return -EFAULT;
925
926         if (write) {
927                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
928                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
929                                 return -EFAULT;
930                         /*
931                          * We used to let the write,force case do COW in a
932                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
933                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
934                          * executable, without corrupting the file (yet only
935                          * when that file had been opened for writing!).
936                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
937                          * just reject it.
938                          */
939                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
940                                 return -EFAULT;
941                 }
942         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
943                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
944                         return -EFAULT;
945                 /*
946                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
947                  * have VM_MAYREAD set?
948                  */
949                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
950                         return -EFAULT;
951         }
952         /*
953          * gups are always data accesses, not instruction
954          * fetches, so execute=false here
955          */
956         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
957                 return -EFAULT;
958         return 0;
959 }
960
961 /**
962  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
963  * @mm:         mm_struct of target mm
964  * @start:      starting user address
965  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
966  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
967  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
968  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
969  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
970  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
971  *              Or NULL if the caller does not require them.
972  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
973  *
974  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
975  * number requested), or an error. Details about the return value:
976  *
977  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
978  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
979  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
980  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
981  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
982  *
983  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
984  *
985  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
986  *
987  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
988  *
989  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
990  * each struct page that each user address corresponds to at a given
991  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
992  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
993  *
994  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
995  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
996  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
997  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
998  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
999  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1000  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1001  * locks can't be held over the syscall boundary.
1002  *
1003  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1004  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1005  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1006  * before put_page is called.
1007  *
1008  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1009  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1010  * have FOLL_NOWAIT.
1011  *
1012  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1013  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1014  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1015  * reading or writing and will not be released.
1016  *
1017  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1018  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1019  * you need some special @gup_flags.
1020  */
1021 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1022                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1023                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1024                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1025 {
1026         long ret = 0, i = 0;
1027         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1028         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1029
1030         if (!nr_pages)
1031                 return 0;
1032
1033         start = untagged_addr(start);
1034
1035         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1036
1037         /*
1038          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1039          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1040          * using the address space
1041          */
1042         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1043                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1044
1045         do {
1046                 struct page *page;
1047                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1048                 unsigned int page_increm;
1049
1050                 /* first iteration or cross vma bound */
1051                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1052                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1053                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1054                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1055                                                 gup_flags, &vma,
1056                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1057                                 if (ret)
1058                                         goto out;
1059                                 ctx.page_mask = 0;
1060                                 goto next_page;
1061                         }
1062
1063                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1064                                 ret = -EFAULT;
1065                                 goto out;
1066                         }
1067                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1068                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1069                                                 &start, &nr_pages, i,
1070                                                 gup_flags, locked);
1071                                 if (locked && *locked == 0) {
1072                                         /*
1073                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1074                                          * and we've lost mmap_lock.
1075                                          * We must stop here.
1076                                          */
1077                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1078                                         BUG_ON(ret != 0);
1079                                         goto out;
1080                                 }
1081                                 continue;
1082                         }
1083                 }
1084 retry:
1085                 /*
1086                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1087                  * potentially allocating memory.
1088                  */
1089                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1090                         ret = -EINTR;
1091                         goto out;
1092                 }
1093                 cond_resched();
1094
1095                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1096                 if (!page) {
1097                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1098                         switch (ret) {
1099                         case 0:
1100                                 goto retry;
1101                         case -EBUSY:
1102                                 ret = 0;
1103                                 fallthrough;
1104                         case -EFAULT:
1105                         case -ENOMEM:
1106                         case -EHWPOISON:
1107                                 goto out;
1108                         case -ENOENT:
1109                                 goto next_page;
1110                         }
1111                         BUG();
1112                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1113                         /*
1114                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1115                          * struct page.
1116                          */
1117                         goto next_page;
1118                 } else if (IS_ERR(page)) {
1119                         ret = PTR_ERR(page);
1120                         goto out;
1121                 }
1122                 if (pages) {
1123                         pages[i] = page;
1124                         flush_anon_page(vma, page, start);
1125                         flush_dcache_page(page);
1126                         ctx.page_mask = 0;
1127                 }
1128 next_page:
1129                 if (vmas) {
1130                         vmas[i] = vma;
1131                         ctx.page_mask = 0;
1132                 }
1133                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1134                 if (page_increm > nr_pages)
1135                         page_increm = nr_pages;
1136                 i += page_increm;
1137                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1138                 nr_pages -= page_increm;
1139         } while (nr_pages);
1140 out:
1141         if (ctx.pgmap)
1142                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1143         return i ? i : ret;
1144 }
1145
1146 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1147                               unsigned int fault_flags)
1148 {
1149         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1150         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1151         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1152
1153         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1154                 return false;
1155
1156         /*
1157          * The architecture might have a hardware protection
1158          * mechanism other than read/write that can deny access.
1159          *
1160          * gup always represents data access, not instruction
1161          * fetches, so execute=false here:
1162          */
1163         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1164                 return false;
1165
1166         return true;
1167 }
1168
1169 /**
1170  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1171  * @mm:         mm_struct of target mm
1172  * @address:    user address
1173  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1174  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1175  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1176  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1177  *
1178  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1179  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1180  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1181  * trying again.
1182  *
1183  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1184  *
1185  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1186  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1187  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1188  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1189  *
1190  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1191  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1192  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1193  * succeed.
1194  *
1195  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1196  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1197  */
1198 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1199                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1200                      bool *unlocked)
1201 {
1202         struct vm_area_struct *vma;
1203         vm_fault_t ret, major = 0;
1204
1205         address = untagged_addr(address);
1206
1207         if (unlocked)
1208                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1209
1210 retry:
1211         vma = find_extend_vma(mm, address);
1212         if (!vma || address < vma->vm_start)
1213                 return -EFAULT;
1214
1215         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1216                 return -EFAULT;
1217
1218         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1219             fatal_signal_pending(current))
1220                 return -EINTR;
1221
1222         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1223         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1224         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1225                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1226
1227                 if (err)
1228                         return err;
1229                 BUG();
1230         }
1231
1232         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1233                 mmap_read_lock(mm);
1234                 *unlocked = true;
1235                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1236                 goto retry;
1237         }
1238
1239         return 0;
1240 }
1241 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1242
1243 /*
1244  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1245  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1246  */
1247 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1248                                                 unsigned long start,
1249                                                 unsigned long nr_pages,
1250                                                 struct page **pages,
1251                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1252                                                 int *locked,
1253                                                 unsigned int flags)
1254 {
1255         long ret, pages_done;
1256         bool lock_dropped;
1257
1258         if (locked) {
1259                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1260                 BUG_ON(vmas);
1261                 /* check caller initialized locked */
1262                 BUG_ON(*locked != 1);
1263         }
1264
1265         if (flags & FOLL_PIN)
1266                 atomic_set(&mm->has_pinned, 1);
1267
1268         /*
1269          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1270          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1271          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1272          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1273          *
1274          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1275          * that here, as any failures will be obvious enough.
1276          */
1277         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1278                 flags |= FOLL_GET;
1279
1280         pages_done = 0;
1281         lock_dropped = false;
1282         for (;;) {
1283                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1284                                        vmas, locked);
1285                 if (!locked)
1286                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1287                         return ret;
1288
1289                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1290                 if (!*locked) {
1291                         BUG_ON(ret < 0);
1292                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1293                 }
1294
1295                 if (ret > 0) {
1296                         nr_pages -= ret;
1297                         pages_done += ret;
1298                         if (!nr_pages)
1299                                 break;
1300                 }
1301                 if (*locked) {
1302                         /*
1303                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1304                          * FOLL_NOWAIT.
1305                          */
1306                         if (!pages_done)
1307                                 pages_done = ret;
1308                         break;
1309                 }
1310                 /*
1311                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1312                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1313                  */
1314                 if (likely(pages))
1315                         pages += ret;
1316                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1317                 lock_dropped = true;
1318
1319 retry:
1320                 /*
1321                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1322                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1323                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1324                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1325                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1326                  */
1327
1328                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1329                         if (!pages_done)
1330                                 pages_done = -EINTR;
1331                         break;
1332                 }
1333
1334                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1335                 if (ret) {
1336                         BUG_ON(ret > 0);
1337                         if (!pages_done)
1338                                 pages_done = ret;
1339                         break;
1340                 }
1341
1342                 *locked = 1;
1343                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1344                                        pages, NULL, locked);
1345                 if (!*locked) {
1346                         /* Continue to retry until we succeeded */
1347                         BUG_ON(ret != 0);
1348                         goto retry;
1349                 }
1350                 if (ret != 1) {
1351                         BUG_ON(ret > 1);
1352                         if (!pages_done)
1353                                 pages_done = ret;
1354                         break;
1355                 }
1356                 nr_pages--;
1357                 pages_done++;
1358                 if (!nr_pages)
1359                         break;
1360                 if (likely(pages))
1361                         pages++;
1362                 start += PAGE_SIZE;
1363         }
1364         if (lock_dropped && *locked) {
1365                 /*
1366                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1367                  * and so the critical section protected by it was lost.
1368                  */
1369                 mmap_read_unlock(mm);
1370                 *locked = 0;
1371         }
1372         return pages_done;
1373 }
1374
1375 /**
1376  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1377  * @vma:   target vma
1378  * @start: start address
1379  * @end:   end address
1380  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1381  *
1382  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1383  *
1384  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1385  * code on error.
1386  *
1387  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1388  *
1389  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1390  * be unperturbed.
1391  *
1392  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1393  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1394  */
1395 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1396                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1397 {
1398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1399         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1400         int gup_flags;
1401
1402         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1403         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1404         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1405         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1406         mmap_assert_locked(mm);
1407
1408         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1409         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1410                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1411         /*
1412          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1413          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1414          * and we would not want to dirty them for nothing.
1415          */
1416         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1417                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1418
1419         /*
1420          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1421          * other than PROT_NONE.
1422          */
1423         if (vma_is_accessible(vma))
1424                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1425
1426         /*
1427          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1428          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1429          */
1430         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1431                                 NULL, NULL, locked);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1436  *
1437  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1438  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1439  * mmap_lock must not be held.
1440  */
1441 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1442 {
1443         struct mm_struct *mm = current->mm;
1444         unsigned long end, nstart, nend;
1445         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1446         int locked = 0;
1447         long ret = 0;
1448
1449         end = start + len;
1450
1451         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1452                 /*
1453                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1454                  * Find first corresponding VMA.
1455                  */
1456                 if (!locked) {
1457                         locked = 1;
1458                         mmap_read_lock(mm);
1459                         vma = find_vma(mm, nstart);
1460                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1461                         vma = vma->vm_next;
1462                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1463                         break;
1464                 /*
1465                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1466                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1467                  */
1468                 nend = min(end, vma->vm_end);
1469                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1470                         continue;
1471                 if (nstart < vma->vm_start)
1472                         nstart = vma->vm_start;
1473                 /*
1474                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1475                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1476                  * if the vma was already munlocked.
1477                  */
1478                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1479                 if (ret < 0) {
1480                         if (ignore_errors) {
1481                                 ret = 0;
1482                                 continue;       /* continue at next VMA */
1483                         }
1484                         break;
1485                 }
1486                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1487                 ret = 0;
1488         }
1489         if (locked)
1490                 mmap_read_unlock(mm);
1491         return ret;     /* 0 or negative error code */
1492 }
1493 #else /* CONFIG_MMU */
1494 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1495                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1496                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1497                 unsigned int foll_flags)
1498 {
1499         struct vm_area_struct *vma;
1500         unsigned long vm_flags;
1501         int i;
1502
1503         /* calculate required read or write permissions.
1504          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1505          */
1506         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1507                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1508         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1509                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1510
1511         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1512                 vma = find_vma(mm, start);
1513                 if (!vma)
1514                         goto finish_or_fault;
1515
1516                 /* protect what we can, including chardevs */
1517                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1518                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1519                         goto finish_or_fault;
1520
1521                 if (pages) {
1522                         pages[i] = virt_to_page(start);
1523                         if (pages[i])
1524                                 get_page(pages[i]);
1525                 }
1526                 if (vmas)
1527                         vmas[i] = vma;
1528                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1529         }
1530
1531         return i;
1532
1533 finish_or_fault:
1534         return i ? : -EFAULT;
1535 }
1536 #endif /* !CONFIG_MMU */
1537
1538 /**
1539  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1540  * @addr: user address
1541  *
1542  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1543  * to be freed afterwards by put_page().
1544  *
1545  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1546  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1547  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1548  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1549  *
1550  * Called without mmap_lock, but after all other threads have been killed.
1551  */
1552 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1553 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1554 {
1555         struct vm_area_struct *vma;
1556         struct page *page;
1557
1558         if (__get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &vma, NULL,
1559                                     FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET) < 1)
1560                 return NULL;
1561         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1562         return page;
1563 }
1564 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1565
1566 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1567 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1568 {
1569         long i;
1570         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1571
1572         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1573                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1574
1575                 if (vma == vma_prev)
1576                         continue;
1577
1578                 vma_prev = vma;
1579
1580                 if (vma_is_fsdax(vma))
1581                         return true;
1582         }
1583         return false;
1584 }
1585
1586 #ifdef CONFIG_CMA
1587 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1588                                         unsigned long start,
1589                                         unsigned long nr_pages,
1590                                         struct page **pages,
1591                                         struct vm_area_struct **vmas,
1592                                         unsigned int gup_flags)
1593 {
1594         unsigned long i;
1595         unsigned long step;
1596         bool drain_allow = true;
1597         bool migrate_allow = true;
1598         LIST_HEAD(cma_page_list);
1599         long ret = nr_pages;
1600         struct migration_target_control mtc = {
1601                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1602                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_NOWARN,
1603         };
1604
1605 check_again:
1606         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1607
1608                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1609
1610                 /*
1611                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1612                  * part.
1613                  */
1614                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1615                 /*
1616                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1617                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1618                  * of the CMA zone if possible.
1619                  */
1620                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1621                         if (PageHuge(head))
1622                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1623                         else {
1624                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1625                                         lru_add_drain_all();
1626                                         drain_allow = false;
1627                                 }
1628
1629                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1630                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1631                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1632                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1633                                                             page_is_file_lru(head),
1634                                                             thp_nr_pages(head));
1635                                 }
1636                         }
1637                 }
1638
1639                 i += step;
1640         }
1641
1642         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1643                 /*
1644                  * drop the above get_user_pages reference.
1645                  */
1646                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1647                         put_page(pages[i]);
1648
1649                 if (migrate_pages(&cma_page_list, alloc_migration_target, NULL,
1650                         (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1651                         /*
1652                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1653                          * without migration.
1654                          */
1655                         migrate_allow = false;
1656
1657                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1658                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1659                 }
1660                 /*
1661                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1662                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1663                  * earlier.
1664                  */
1665                 ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
1666                                                    pages, vmas, NULL,
1667                                                    gup_flags);
1668
1669                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1670                         nr_pages = ret;
1671                         drain_allow = true;
1672                         goto check_again;
1673                 }
1674         }
1675
1676         return ret;
1677 }
1678 #else
1679 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1680                                         unsigned long start,
1681                                         unsigned long nr_pages,
1682                                         struct page **pages,
1683                                         struct vm_area_struct **vmas,
1684                                         unsigned int gup_flags)
1685 {
1686         return nr_pages;
1687 }
1688 #endif /* CONFIG_CMA */
1689
1690 /*
1691  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1692  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1693  */
1694 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1695                                   unsigned long start,
1696                                   unsigned long nr_pages,
1697                                   struct page **pages,
1698                                   struct vm_area_struct **vmas,
1699                                   unsigned int gup_flags)
1700 {
1701         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1702         unsigned long flags = 0;
1703         long rc, i;
1704
1705         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1706                 if (!pages)
1707                         return -EINVAL;
1708
1709                 if (!vmas_tmp) {
1710                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1711                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1712                                            GFP_KERNEL);
1713                         if (!vmas_tmp)
1714                                 return -ENOMEM;
1715                 }
1716                 flags = memalloc_nocma_save();
1717         }
1718
1719         rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1720                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1721
1722         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1723                 if (rc < 0)
1724                         goto out;
1725
1726                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1727                         for (i = 0; i < rc; i++)
1728                                 put_page(pages[i]);
1729                         rc = -EOPNOTSUPP;
1730                         goto out;
1731                 }
1732
1733                 rc = check_and_migrate_cma_pages(mm, start, rc, pages,
1734                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1735 out:
1736                 memalloc_nocma_restore(flags);
1737         }
1738
1739         if (vmas_tmp != vmas)
1740                 kfree(vmas_tmp);
1741         return rc;
1742 }
1743 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1744 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1745                                                   unsigned long start,
1746                                                   unsigned long nr_pages,
1747                                                   struct page **pages,
1748                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1749                                                   unsigned int flags)
1750 {
1751         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1752                                        NULL, flags);
1753 }
1754 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1755
1756 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1757 {
1758         /*
1759          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1760          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1761          */
1762         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1763                 return false;
1764         /*
1765          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1766          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1767          * FOLL_PIN.
1768          */
1769         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1770                 return false;
1771
1772         return true;
1773 }
1774
1775 #ifdef CONFIG_MMU
1776 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1777                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1778                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1779                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1780 {
1781         /*
1782          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1783          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1784          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1785          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1786          * allow what we can.
1787          */
1788         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1789                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1790                         return -EINVAL;
1791                 /*
1792                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1793                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1794                  */
1795                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1796                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1797                                              FOLL_REMOTE);
1798         }
1799
1800         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1801                                        locked,
1802                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1803 }
1804
1805 /**
1806  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1807  * @mm:         mm_struct of target mm
1808  * @start:      starting user address
1809  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1810  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1811  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1812  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1813  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1814  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1815  *              Or NULL if the caller does not require them.
1816  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1817  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1818  *              utilised. Lock must initially be held.
1819  *
1820  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1821  * number requested), or an error. Details about the return value:
1822  *
1823  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1824  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1825  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1826  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1827  *
1828  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1829  *
1830  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1831  *
1832  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1833  *
1834  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1835  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1836  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1837  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1838  *
1839  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1840  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1841  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1842  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1843  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1844  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1845  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1846  * locks can't be held over the syscall boundary.
1847  *
1848  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1849  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1850  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1851  *
1852  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1853  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1854  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1855  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1856  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1857  *
1858  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1859  *
1860  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1861  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1862  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1863  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1864  */
1865 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1866                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1867                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1868                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1869 {
1870         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1871                 return -EINVAL;
1872
1873         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1874                                        pages, vmas, locked);
1875 }
1876 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1877
1878 #else /* CONFIG_MMU */
1879 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1880                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1881                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1882                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1883 {
1884         return 0;
1885 }
1886
1887 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1888                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1889                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1890                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1891 {
1892         return 0;
1893 }
1894 #endif /* !CONFIG_MMU */
1895
1896 /**
1897  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1898  * @start:      starting user address
1899  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1900  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1901  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1902  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1903  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1904  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1905  *              Or NULL if the caller does not require them.
1906  *
1907  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1908  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1909  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1910  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1911  */
1912 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1913                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1914                 struct vm_area_struct **vmas)
1915 {
1916         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1917                 return -EINVAL;
1918
1919         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1920                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1921 }
1922 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1923
1924 /**
1925  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1926  *
1927  *      mmap_read_lock(mm);
1928  *      do_something()
1929  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1930  *      mmap_read_unlock(mm);
1931  *
1932  *  to:
1933  *
1934  *      int locked = 1;
1935  *      mmap_read_lock(mm);
1936  *      do_something()
1937  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1938  *      if (locked)
1939  *          mmap_read_unlock(mm);
1940  *
1941  * @start:      starting user address
1942  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1943  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1944  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1945  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1946  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1947  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1948  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1949  *              utilised. Lock must initially be held.
1950  *
1951  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1952  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1953  * get_user_pages_unlocked().
1954  *
1955  */
1956 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1957                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1958                            int *locked)
1959 {
1960         /*
1961          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1962          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1963          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1964          * disallow this option for now.
1965          */
1966         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1967                 return -EINVAL;
1968         /*
1969          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1970          * never directly by the caller, so enforce that:
1971          */
1972         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1973                 return -EINVAL;
1974
1975         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1976                                        pages, NULL, locked,
1977                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1978 }
1979 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1980
1981 /*
1982  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1983  *
1984  *      mmap_read_lock(mm);
1985  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1986  *      mmap_read_unlock(mm);
1987  *
1988  *  with:
1989  *
1990  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
1991  *
1992  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1993  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1994  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1995  */
1996 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1997                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1998 {
1999         struct mm_struct *mm = current->mm;
2000         int locked = 1;
2001         long ret;
2002
2003         /*
2004          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2005          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2006          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2007          * disallow this option for now.
2008          */
2009         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2010                 return -EINVAL;
2011
2012         mmap_read_lock(mm);
2013         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2014                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2015         if (locked)
2016                 mmap_read_unlock(mm);
2017         return ret;
2018 }
2019 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2020
2021 /*
2022  * Fast GUP
2023  *
2024  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2025  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2026  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2027  * block any THP splits.
2028  *
2029  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2030  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2031  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2032  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2033  *
2034  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2035  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2036  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2037  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2038  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2039  *
2040  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2041  * are currently made:
2042  *
2043  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2044  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2045  *
2046  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2047  *
2048  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2049  *
2050  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2051  *
2052  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2053  */
2054 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2055
2056 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2057 {
2058         if (flags & FOLL_PIN) {
2059                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2060                                     refs);
2061
2062                 if (hpage_pincount_available(page))
2063                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2064                 else
2065                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2066         }
2067
2068         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2069         /*
2070          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2071          * ref needs a put_page().
2072          */
2073         if (refs > 1)
2074                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2075         put_page(page);
2076 }
2077
2078 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2079
2080 /*
2081  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2082  *
2083  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2084  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2085  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2086  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2087  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2088  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2089  * that we are blocking by holding interrupts off.
2090  *
2091  * Setting ptes from not present to present goes:
2092  *
2093  *   ptep->pte_high = h;
2094  *   smp_wmb();
2095  *   ptep->pte_low = l;
2096  *
2097  * And present to not present goes:
2098  *
2099  *   ptep->pte_low = 0;
2100  *   smp_wmb();
2101  *   ptep->pte_high = 0;
2102  *
2103  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2104  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2105  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2106  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2107  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2108  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2109  * operates on present ptes we're safe.
2110  */
2111 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2112 {
2113         pte_t pte;
2114
2115         do {
2116                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2117                 smp_rmb();
2118                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2119                 smp_rmb();
2120         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2121
2122         return pte;
2123 }
2124 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2125 /*
2126  * We require that the PTE can be read atomically.
2127  */
2128 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2129 {
2130         return ptep_get(ptep);
2131 }
2132 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2133
2134 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2135                                             unsigned int flags,
2136                                             struct page **pages)
2137 {
2138         while ((*nr) - nr_start) {
2139                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2140
2141                 ClearPageReferenced(page);
2142                 if (flags & FOLL_PIN)
2143                         unpin_user_page(page);
2144                 else
2145                         put_page(page);
2146         }
2147 }
2148
2149 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2150 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2151                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2152 {
2153         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2154         int nr_start = *nr, ret = 0;
2155         pte_t *ptep, *ptem;
2156
2157         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2158         do {
2159                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2160                 struct page *head, *page;
2161
2162                 /*
2163                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2164                  * path using the pte_protnone check.
2165                  */
2166                 if (pte_protnone(pte))
2167                         goto pte_unmap;
2168
2169                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2170                         goto pte_unmap;
2171
2172                 if (pte_devmap(pte)) {
2173                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2174                                 goto pte_unmap;
2175
2176                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2177                         if (unlikely(!pgmap)) {
2178                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2179                                 goto pte_unmap;
2180                         }
2181                 } else if (pte_special(pte))
2182                         goto pte_unmap;
2183
2184                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2185                 page = pte_page(pte);
2186
2187                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2188                 if (!head)
2189                         goto pte_unmap;
2190
2191                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2192                         put_compound_head(head, 1, flags);
2193                         goto pte_unmap;
2194                 }
2195
2196                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2197
2198                 /*
2199                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2200                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2201                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2202                  * details.
2203                  */
2204                 if (flags & FOLL_PIN) {
2205                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2206                         if (ret) {
2207                                 unpin_user_page(page);
2208                                 goto pte_unmap;
2209                         }
2210                 }
2211                 SetPageReferenced(page);
2212                 pages[*nr] = page;
2213                 (*nr)++;
2214
2215         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2216
2217         ret = 1;
2218
2219 pte_unmap:
2220         if (pgmap)
2221                 put_dev_pagemap(pgmap);
2222         pte_unmap(ptem);
2223         return ret;
2224 }
2225 #else
2226
2227 /*
2228  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2229  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2230  * to be special.
2231  *
2232  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2233  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2234  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2235  */
2236 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2237                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2238 {
2239         return 0;
2240 }
2241 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2242
2243 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2244 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2245                              unsigned long end, unsigned int flags,
2246                              struct page **pages, int *nr)
2247 {
2248         int nr_start = *nr;
2249         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2250
2251         do {
2252                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2253
2254                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2255                 if (unlikely(!pgmap)) {
2256                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2257                         return 0;
2258                 }
2259                 SetPageReferenced(page);
2260                 pages[*nr] = page;
2261                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2262                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2263                         return 0;
2264                 }
2265                 (*nr)++;
2266                 pfn++;
2267         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2268
2269         if (pgmap)
2270                 put_dev_pagemap(pgmap);
2271         return 1;
2272 }
2273
2274 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2275                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2276                                  struct page **pages, int *nr)
2277 {
2278         unsigned long fault_pfn;
2279         int nr_start = *nr;
2280
2281         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2282         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2283                 return 0;
2284
2285         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2286                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2287                 return 0;
2288         }
2289         return 1;
2290 }
2291
2292 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2293                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2294                                  struct page **pages, int *nr)
2295 {
2296         unsigned long fault_pfn;
2297         int nr_start = *nr;
2298
2299         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2300         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2301                 return 0;
2302
2303         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2304                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2305                 return 0;
2306         }
2307         return 1;
2308 }
2309 #else
2310 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2311                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2312                                  struct page **pages, int *nr)
2313 {
2314         BUILD_BUG();
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2319                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2320                                  struct page **pages, int *nr)
2321 {
2322         BUILD_BUG();
2323         return 0;
2324 }
2325 #endif
2326
2327 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2328                            unsigned long end, struct page **pages)
2329 {
2330         int nr;
2331
2332         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2333                 pages[nr++] = page++;
2334
2335         return nr;
2336 }
2337
2338 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2339 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2340                                       unsigned long sz)
2341 {
2342         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2343         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2344 }
2345
2346 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2347                        unsigned long end, unsigned int flags,
2348                        struct page **pages, int *nr)
2349 {
2350         unsigned long pte_end;
2351         struct page *head, *page;
2352         pte_t pte;
2353         int refs;
2354
2355         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2356         if (pte_end < end)
2357                 end = pte_end;
2358
2359         pte = huge_ptep_get(ptep);
2360
2361         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2362                 return 0;
2363
2364         /* hugepages are never "special" */
2365         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2366
2367         head = pte_page(pte);
2368         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2369         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2370
2371         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2372         if (!head)
2373                 return 0;
2374
2375         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2376                 put_compound_head(head, refs, flags);
2377                 return 0;
2378         }
2379
2380         *nr += refs;
2381         SetPageReferenced(head);
2382         return 1;
2383 }
2384
2385 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2386                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2387                 struct page **pages, int *nr)
2388 {
2389         pte_t *ptep;
2390         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2391         unsigned long next;
2392
2393         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2394         do {
2395                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2396                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2397                         return 0;
2398         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2399
2400         return 1;
2401 }
2402 #else
2403 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2404                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2405                 struct page **pages, int *nr)
2406 {
2407         return 0;
2408 }
2409 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2410
2411 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2412                         unsigned long end, unsigned int flags,
2413                         struct page **pages, int *nr)
2414 {
2415         struct page *head, *page;
2416         int refs;
2417
2418         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2419                 return 0;
2420
2421         if (pmd_devmap(orig)) {
2422                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2423                         return 0;
2424                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2425                                              pages, nr);
2426         }
2427
2428         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2429         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2430
2431         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2432         if (!head)
2433                 return 0;
2434
2435         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2436                 put_compound_head(head, refs, flags);
2437                 return 0;
2438         }
2439
2440         *nr += refs;
2441         SetPageReferenced(head);
2442         return 1;
2443 }
2444
2445 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2446                         unsigned long end, unsigned int flags,
2447                         struct page **pages, int *nr)
2448 {
2449         struct page *head, *page;
2450         int refs;
2451
2452         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2453                 return 0;
2454
2455         if (pud_devmap(orig)) {
2456                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2457                         return 0;
2458                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2459                                              pages, nr);
2460         }
2461
2462         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2463         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2464
2465         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2466         if (!head)
2467                 return 0;
2468
2469         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2470                 put_compound_head(head, refs, flags);
2471                 return 0;
2472         }
2473
2474         *nr += refs;
2475         SetPageReferenced(head);
2476         return 1;
2477 }
2478
2479 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2480                         unsigned long end, unsigned int flags,
2481                         struct page **pages, int *nr)
2482 {
2483         int refs;
2484         struct page *head, *page;
2485
2486         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2487                 return 0;
2488
2489         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2490
2491         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2492         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2493
2494         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2495         if (!head)
2496                 return 0;
2497
2498         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2499                 put_compound_head(head, refs, flags);
2500                 return 0;
2501         }
2502
2503         *nr += refs;
2504         SetPageReferenced(head);
2505         return 1;
2506 }
2507
2508 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2509                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2510 {
2511         unsigned long next;
2512         pmd_t *pmdp;
2513
2514         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2515         do {
2516                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2517
2518                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2519                 if (!pmd_present(pmd))
2520                         return 0;
2521
2522                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2523                              pmd_devmap(pmd))) {
2524                         /*
2525                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2526                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2527                          * can be serialised against THP migration.
2528                          */
2529                         if (pmd_protnone(pmd))
2530                                 return 0;
2531
2532                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2533                                 pages, nr))
2534                                 return 0;
2535
2536                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2537                         /*
2538                          * architecture have different format for hugetlbfs
2539                          * pmd format and THP pmd format
2540                          */
2541                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2542                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2543                                 return 0;
2544                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2545                         return 0;
2546         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2547
2548         return 1;
2549 }
2550
2551 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2552                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2553 {
2554         unsigned long next;
2555         pud_t *pudp;
2556
2557         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2558         do {
2559                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2560
2561                 next = pud_addr_end(addr, end);
2562                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2563                         return 0;
2564                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2565                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2566                                           pages, nr))
2567                                 return 0;
2568                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2569                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2570                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2571                                 return 0;
2572                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2573                         return 0;
2574         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2575
2576         return 1;
2577 }
2578
2579 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2580                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2581 {
2582         unsigned long next;
2583         p4d_t *p4dp;
2584
2585         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2586         do {
2587                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2588
2589                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2590                 if (p4d_none(p4d))
2591                         return 0;
2592                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2593                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2594                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2595                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2596                                 return 0;
2597                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2598                         return 0;
2599         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2600
2601         return 1;
2602 }
2603
2604 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2605                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2606 {
2607         unsigned long next;
2608         pgd_t *pgdp;
2609
2610         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2611         do {
2612                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2613
2614                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2615                 if (pgd_none(pgd))
2616                         return;
2617                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2618                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2619                                           pages, nr))
2620                                 return;
2621                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2622                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2623                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2624                                 return;
2625                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2626                         return;
2627         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2628 }
2629 #else
2630 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2631                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2632 {
2633 }
2634 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2635
2636 #ifndef gup_fast_permitted
2637 /*
2638  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2639  * we need to fall back to the slow version:
2640  */
2641 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2642 {
2643         return true;
2644 }
2645 #endif
2646
2647 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2648                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2649 {
2650         int ret;
2651
2652         /*
2653          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2654          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2655          */
2656         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2657                 mmap_read_lock(current->mm);
2658                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2659                                             start, nr_pages,
2660                                             pages, NULL, gup_flags);
2661                 mmap_read_unlock(current->mm);
2662         } else {
2663                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2664                                               pages, gup_flags);
2665         }
2666
2667         return ret;
2668 }
2669
2670 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2671                                         unsigned int gup_flags,
2672                                         struct page **pages)
2673 {
2674         unsigned long addr, len, end;
2675         unsigned long flags;
2676         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2677
2678         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2679                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2680                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2681                 return -EINVAL;
2682
2683         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2684                 atomic_set(&current->mm->has_pinned, 1);
2685
2686         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2687                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2688
2689         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2690         addr = start;
2691         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2692         end = start + len;
2693
2694         if (end <= start)
2695                 return 0;
2696         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2697                 return -EFAULT;
2698
2699         /*
2700          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow
2701          * full, general purpose use of this routine.
2702          *
2703          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2704          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2705          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2706          *
2707          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2708          * block IPIs that come from THPs splitting.
2709          */
2710         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) && gup_fast_permitted(start, end)) {
2711                 unsigned long fast_flags = gup_flags;
2712
2713                 local_irq_save(flags);
2714                 gup_pgd_range(addr, end, fast_flags, pages, &nr_pinned);
2715                 local_irq_restore(flags);
2716                 ret = nr_pinned;
2717         }
2718
2719         if (nr_pinned < nr_pages && !(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)) {
2720                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2721                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2722                 pages += nr_pinned;
2723
2724                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2725                                               gup_flags, pages);
2726
2727                 /* Have to be a bit careful with return values */
2728                 if (nr_pinned > 0) {
2729                         if (ret < 0)
2730                                 ret = nr_pinned;
2731                         else
2732                                 ret += nr_pinned;
2733                 }
2734         }
2735
2736         return ret;
2737 }
2738 /**
2739  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2740  * @start:      starting user address
2741  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2742  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2743  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2744  *              Should be at least nr_pages long.
2745  *
2746  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2747  * the regular GUP.
2748  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2749  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2750  *
2751  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2752  * pages pinned.
2753  *
2754  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2755  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2756  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2757  */
2758 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2759                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2760 {
2761         int nr_pinned;
2762         /*
2763          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2764          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2765          *
2766          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2767          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2768          */
2769         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2770
2771         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2772                                                  pages);
2773
2774         /*
2775          * As specified in the API description above, this routine is not
2776          * allowed to return negative values. However, the common core
2777          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2778          * Therefore, correct for that here:
2779          */
2780         if (nr_pinned < 0)
2781                 nr_pinned = 0;
2782
2783         return nr_pinned;
2784 }
2785 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2786
2787 /**
2788  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2789  * @start:      starting user address
2790  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2791  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2792  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2793  *              Should be at least nr_pages long.
2794  *
2795  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2796  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2797  * calling get_user_pages().
2798  *
2799  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2800  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2801  * -errno.
2802  */
2803 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2804                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2805 {
2806         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2807                 return -EINVAL;
2808
2809         /*
2810          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2811          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2812          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2813          * request.
2814          */
2815         gup_flags |= FOLL_GET;
2816         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2817 }
2818 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2819
2820 /**
2821  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2822  *
2823  * @start:      starting user address
2824  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2825  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2826  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2827  *              Should be at least nr_pages long.
2828  *
2829  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2830  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2831  * the arguments here are identical.
2832  *
2833  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2834  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2835  */
2836 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2837                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2838 {
2839         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2840         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2841                 return -EINVAL;
2842
2843         gup_flags |= FOLL_PIN;
2844         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2845 }
2846 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2847
2848 /*
2849  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2850  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2851  *
2852  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2853  */
2854 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2855                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2856 {
2857         int nr_pinned;
2858
2859         /*
2860          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2861          * rules require returning 0, rather than -errno:
2862          */
2863         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2864                 return 0;
2865         /*
2866          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2867          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2868          */
2869         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2870         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2871                                                  pages);
2872         /*
2873          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2874          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2875          * correct for that here:
2876          */
2877         if (nr_pinned < 0)
2878                 nr_pinned = 0;
2879
2880         return nr_pinned;
2881 }
2882 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2883
2884 /**
2885  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2886  *
2887  * @mm:         mm_struct of target mm
2888  * @start:      starting user address
2889  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2890  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2891  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2892  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2893  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2894  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2895  *              Or NULL if the caller does not require them.
2896  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2897  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2898  *              utilised. Lock must initially be held.
2899  *
2900  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2901  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2902  * the arguments here are identical.
2903  *
2904  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2905  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2906  */
2907 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2908                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2909                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2910                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2911 {
2912         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2913         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2914                 return -EINVAL;
2915
2916         gup_flags |= FOLL_PIN;
2917         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2918                                        pages, vmas, locked);
2919 }
2920 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2921
2922 /**
2923  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2924  *
2925  * @start:      starting user address
2926  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2927  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2928  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2929  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2930  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2931  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2932  *              Or NULL if the caller does not require them.
2933  *
2934  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2935  * FOLL_PIN is set.
2936  *
2937  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2938  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2939  */
2940 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2941                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2942                     struct vm_area_struct **vmas)
2943 {
2944         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2945         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2946                 return -EINVAL;
2947
2948         gup_flags |= FOLL_PIN;
2949         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2950                                      pages, vmas, gup_flags);
2951 }
2952 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2953
2954 /*
2955  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2956  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2957  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
2958  */
2959 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2960                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2961 {
2962         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2963         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2964                 return -EINVAL;
2965
2966         gup_flags |= FOLL_PIN;
2967         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
2968 }
2969 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
2970
2971 /*
2972  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
2973  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
2974  * FOLL_GET.
2975  */
2976 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2977                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2978                            int *locked)
2979 {
2980         /*
2981          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2982          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2983          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2984          * disallow this option for now.
2985          */
2986         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2987                 return -EINVAL;
2988
2989         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2990         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2991                 return -EINVAL;
2992
2993         gup_flags |= FOLL_PIN;
2994         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2995                                        pages, NULL, locked,
2996                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2997 }
2998 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);