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