GNU Linux-libre 5.15.54-gnu
[releases.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
49 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
50 {
51 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
52         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
53                 return;
54 #endif
55
56         /*
57          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
58          * ref needs a put_page().
59          */
60         if (refs > 1)
61                 page_ref_sub(page, refs - 1);
62         put_page(page);
63 }
64
65 /*
66  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct page *head = compound_head(page);
72
73         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
74                 return NULL;
75         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
76                 return NULL;
77
78         /*
79          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
80          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
81          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
82          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
83          * we were given anymore.
84          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
85          * belong together.
86          */
87         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
88                 put_page_refs(head, refs);
89                 return NULL;
90         }
91
92         return head;
93 }
94
95 /**
96  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
97  * flags-dependent amount.
98  *
99  * Even though the name includes "compound_head", this function is still
100  * appropriate for callers that have a non-compound @page to get.
101  *
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the page's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on compound pages that are > two pages long: page's refcount will
116  *    be incremented by @refs, and page[2].hpage_pinned_refcount will be
117  *    incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
118  *
119  *    FOLL_PIN on normal pages, or compound pages that are two pages long:
120  *    page's refcount will be incremented by @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
121  *
122  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
123  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
124  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
125  * is also emitted.
126  */
127 __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
128                                                    int refs, unsigned int flags)
129 {
130         if (flags & FOLL_GET)
131                 return try_get_compound_head(page, refs);
132         else if (flags & FOLL_PIN) {
133                 /*
134                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
135                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
136                  * path.
137                  */
138                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
139                              !is_pinnable_page(page)))
140                         return NULL;
141
142                 /*
143                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
144                  * point, the result won't be stable.
145                  */
146                 page = try_get_compound_head(page, refs);
147                 if (!page)
148                         return NULL;
149
150                 /*
151                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
152                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
153                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
154                  *
155                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
156                  * field at least once, so that the page really is pinned.
157                  * That's why the refcount from the earlier
158                  * try_get_compound_head() is left intact.
159                  */
160                 if (hpage_pincount_available(page))
161                         hpage_pincount_add(page, refs);
162                 else
163                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
164
165                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
166                                     refs);
167
168                 return page;
169         }
170
171         WARN_ON_ONCE(1);
172         return NULL;
173 }
174
175 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
176 {
177         if (flags & FOLL_PIN) {
178                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
179                                     refs);
180
181                 if (hpage_pincount_available(page))
182                         hpage_pincount_sub(page, refs);
183                 else
184                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
185         }
186
187         put_page_refs(page, refs);
188 }
189
190 /**
191  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
192  *
193  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
194  *
195  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
196  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
197  *
198  * @page:    pointer to page to be grabbed
199  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
200  *
201  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
202  * time. Cases: please see the try_grab_compound_head() documentation, with
203  * "refs=1".
204  *
205  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
206  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
207  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
208  */
209 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
210 {
211         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
212
213         if (flags & FOLL_GET)
214                 return try_get_page(page);
215         else if (flags & FOLL_PIN) {
216                 int refs = 1;
217
218                 page = compound_head(page);
219
220                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
221                         return false;
222
223                 if (hpage_pincount_available(page))
224                         hpage_pincount_add(page, 1);
225                 else
226                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
227
228                 /*
229                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
230                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
231                  * *also* increment the normal page refcount field at least
232                  * once, so that the page really is pinned.
233                  */
234                 page_ref_add(page, refs);
235
236                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
237         }
238
239         return true;
240 }
241
242 /**
243  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
244  * @page:            pointer to page to be released
245  *
246  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
247  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
248  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
249  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
250  */
251 void unpin_user_page(struct page *page)
252 {
253         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
254 }
255 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
256
257 static inline void compound_range_next(unsigned long i, unsigned long npages,
258                                        struct page **list, struct page **head,
259                                        unsigned int *ntails)
260 {
261         struct page *next, *page;
262         unsigned int nr = 1;
263
264         if (i >= npages)
265                 return;
266
267         next = *list + i;
268         page = compound_head(next);
269         if (PageCompound(page) && compound_order(page) >= 1)
270                 nr = min_t(unsigned int,
271                            page + compound_nr(page) - next, npages - i);
272
273         *head = page;
274         *ntails = nr;
275 }
276
277 #define for_each_compound_range(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
278         for (__i = 0, \
279              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
280              __i < __npages; __i += __ntails, \
281              compound_range_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
282
283 static inline void compound_next(unsigned long i, unsigned long npages,
284                                  struct page **list, struct page **head,
285                                  unsigned int *ntails)
286 {
287         struct page *page;
288         unsigned int nr;
289
290         if (i >= npages)
291                 return;
292
293         page = compound_head(list[i]);
294         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
295                 if (compound_head(list[nr]) != page)
296                         break;
297         }
298
299         *head = page;
300         *ntails = nr - i;
301 }
302
303 #define for_each_compound_head(__i, __list, __npages, __head, __ntails) \
304         for (__i = 0, \
305              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)); \
306              __i < __npages; __i += __ntails, \
307              compound_next(__i, __npages, __list, &(__head), &(__ntails)))
308
309 /**
310  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
311  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
312  * @npages: number of pages in the @pages array.
313  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
314  *
315  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
316  * variants called on that page.
317  *
318  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
319  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
320  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
321  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
322  *
323  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
324  *
325  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
326  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
327  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
328  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
329  *
330  */
331 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
332                                  bool make_dirty)
333 {
334         unsigned long index;
335         struct page *head;
336         unsigned int ntails;
337
338         if (!make_dirty) {
339                 unpin_user_pages(pages, npages);
340                 return;
341         }
342
343         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails) {
344                 /*
345                  * Checking PageDirty at this point may race with
346                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
347                  * cases:
348                  *
349                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
350                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
351                  * because clear_page_dirty_for_io() called
352                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
353                  * However, now the page is going to get written back,
354                  * which meets the original intention of setting it
355                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
356                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
357                  * back.
358                  *
359                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
360                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
361                  * written back, so it gets written back again in the
362                  * next writeback cycle. This is harmless.
363                  */
364                 if (!PageDirty(head))
365                         set_page_dirty_lock(head);
366                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
367         }
368 }
369 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
370
371 /**
372  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
373  * gup-pinned page range
374  *
375  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
376  * @npages: number of consecutive pages to release.
377  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
378  *
379  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
380  * pin_user_pages() variants called on that page.
381  *
382  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
383  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
384  * page range was previously listed as clean.
385  *
386  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
387  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
388  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
389  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
390  *
391  */
392 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
393                                       bool make_dirty)
394 {
395         unsigned long index;
396         struct page *head;
397         unsigned int ntails;
398
399         for_each_compound_range(index, &page, npages, head, ntails) {
400                 if (make_dirty && !PageDirty(head))
401                         set_page_dirty_lock(head);
402                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
403         }
404 }
405 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
406
407 /**
408  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
409  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
410  * @npages: number of pages in the @pages array.
411  *
412  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
413  *
414  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
415  */
416 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
417 {
418         unsigned long index;
419         struct page *head;
420         unsigned int ntails;
421
422         /*
423          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
424          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
425          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
426          */
427         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
428                 return;
429
430         for_each_compound_head(index, pages, npages, head, ntails)
431                 put_compound_head(head, ntails, FOLL_PIN);
432 }
433 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
434
435 /*
436  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
437  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
438  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
439  */
440 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
441 {
442         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
443                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
444 }
445
446 #ifdef CONFIG_MMU
447 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
448                 unsigned int flags)
449 {
450         /*
451          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
452          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
453          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
454          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
455          * But we can only make this optimization where a hole would surely
456          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
457          */
458         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
459                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
460                 return ERR_PTR(-EFAULT);
461         return NULL;
462 }
463
464 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
465                 pte_t *pte, unsigned int flags)
466 {
467         /* No page to get reference */
468         if (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))
469                 return -EFAULT;
470
471         if (flags & FOLL_TOUCH) {
472                 pte_t entry = *pte;
473
474                 if (flags & FOLL_WRITE)
475                         entry = pte_mkdirty(entry);
476                 entry = pte_mkyoung(entry);
477
478                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
479                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
480                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
481                 }
482         }
483
484         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
485         return -EEXIST;
486 }
487
488 /*
489  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
490  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
491  */
492 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
493 {
494         return pte_write(pte) ||
495                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
496 }
497
498 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
499                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
500                 struct dev_pagemap **pgmap)
501 {
502         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
503         struct page *page;
504         spinlock_t *ptl;
505         pte_t *ptep, pte;
506         int ret;
507
508         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
509         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
510                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
511                 return ERR_PTR(-EINVAL);
512 retry:
513         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
514                 return no_page_table(vma, flags);
515
516         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
517         pte = *ptep;
518         if (!pte_present(pte)) {
519                 swp_entry_t entry;
520                 /*
521                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
522                  * even while it is being migrated, so for that case we
523                  * need migration_entry_wait().
524                  */
525                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
526                         goto no_page;
527                 if (pte_none(pte))
528                         goto no_page;
529                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
530                 if (!is_migration_entry(entry))
531                         goto no_page;
532                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
533                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
534                 goto retry;
535         }
536         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
537                 goto no_page;
538         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
539                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
540                 return NULL;
541         }
542
543         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
544         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
545                 /*
546                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
547                  * case since they are only valid while holding the pgmap
548                  * reference.
549                  */
550                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
551                 if (*pgmap)
552                         page = pte_page(pte);
553                 else
554                         goto no_page;
555         } else if (unlikely(!page)) {
556                 if (flags & FOLL_DUMP) {
557                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
558                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
559                         goto out;
560                 }
561
562                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
563                         page = pte_page(pte);
564                 } else {
565                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
566                         page = ERR_PTR(ret);
567                         goto out;
568                 }
569         }
570
571         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
572         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
573                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
574                 goto out;
575         }
576         /*
577          * We need to make the page accessible if and only if we are going
578          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
579          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
580          */
581         if (flags & FOLL_PIN) {
582                 ret = arch_make_page_accessible(page);
583                 if (ret) {
584                         unpin_user_page(page);
585                         page = ERR_PTR(ret);
586                         goto out;
587                 }
588         }
589         if (flags & FOLL_TOUCH) {
590                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
591                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
592                         set_page_dirty(page);
593                 /*
594                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
595                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
596                  * mark_page_accessed().
597                  */
598                 mark_page_accessed(page);
599         }
600         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
601                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
602                 if (PageTransCompound(page))
603                         goto out;
604
605                 /*
606                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
607                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
608                  * which might bounce very badly if there is contention.
609                  *
610                  * If the page is already locked, we don't need to
611                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
612                  * when it attempts to reclaim the page.
613                  */
614                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
615                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
616                         /*
617                          * Because we lock page here, and migration is
618                          * blocked by the pte's page reference, and we
619                          * know the page is still mapped, we don't even
620                          * need to check for file-cache page truncation.
621                          */
622                         mlock_vma_page(page);
623                         unlock_page(page);
624                 }
625         }
626 out:
627         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
628         return page;
629 no_page:
630         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
631         if (!pte_none(pte))
632                 return NULL;
633         return no_page_table(vma, flags);
634 }
635
636 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
637                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
638                                     unsigned int flags,
639                                     struct follow_page_context *ctx)
640 {
641         pmd_t *pmd, pmdval;
642         spinlock_t *ptl;
643         struct page *page;
644         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
645
646         pmd = pmd_offset(pudp, address);
647         /*
648          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
649          * on the stack so that it will stop changing under the code.
650          */
651         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
652         if (pmd_none(pmdval))
653                 return no_page_table(vma, flags);
654         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
655                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
656                 if (page)
657                         return page;
658                 return no_page_table(vma, flags);
659         }
660         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
661                 page = follow_huge_pd(vma, address,
662                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
663                                       PMD_SHIFT);
664                 if (page)
665                         return page;
666                 return no_page_table(vma, flags);
667         }
668 retry:
669         if (!pmd_present(pmdval)) {
670                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
671                         return no_page_table(vma, flags);
672                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
673                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
674                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
675                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
676                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
677                 /*
678                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
679                  * mmap_lock is held in read mode
680                  */
681                 if (pmd_none(pmdval))
682                         return no_page_table(vma, flags);
683                 goto retry;
684         }
685         if (pmd_devmap(pmdval)) {
686                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
687                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
688                 spin_unlock(ptl);
689                 if (page)
690                         return page;
691         }
692         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
693                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
694
695         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
696                 return no_page_table(vma, flags);
697
698 retry_locked:
699         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
700         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
701                 spin_unlock(ptl);
702                 return no_page_table(vma, flags);
703         }
704         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
705                 spin_unlock(ptl);
706                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
707                         return no_page_table(vma, flags);
708                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
709                 goto retry_locked;
710         }
711         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
712                 spin_unlock(ptl);
713                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
714         }
715         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
716                 int ret;
717                 page = pmd_page(*pmd);
718                 if (is_huge_zero_page(page)) {
719                         spin_unlock(ptl);
720                         ret = 0;
721                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
722                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
723                                 ret = -EBUSY;
724                 } else {
725                         spin_unlock(ptl);
726                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
727                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
728                 }
729
730                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
731                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
732         }
733         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
734         spin_unlock(ptl);
735         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
736         return page;
737 }
738
739 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
740                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
741                                     unsigned int flags,
742                                     struct follow_page_context *ctx)
743 {
744         pud_t *pud;
745         spinlock_t *ptl;
746         struct page *page;
747         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
748
749         pud = pud_offset(p4dp, address);
750         if (pud_none(*pud))
751                 return no_page_table(vma, flags);
752         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
753                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
754                 if (page)
755                         return page;
756                 return no_page_table(vma, flags);
757         }
758         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
759                 page = follow_huge_pd(vma, address,
760                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
761                                       PUD_SHIFT);
762                 if (page)
763                         return page;
764                 return no_page_table(vma, flags);
765         }
766         if (pud_devmap(*pud)) {
767                 ptl = pud_lock(mm, pud);
768                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
769                 spin_unlock(ptl);
770                 if (page)
771                         return page;
772         }
773         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
774                 return no_page_table(vma, flags);
775
776         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
777 }
778
779 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
780                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
781                                     unsigned int flags,
782                                     struct follow_page_context *ctx)
783 {
784         p4d_t *p4d;
785         struct page *page;
786
787         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
788         if (p4d_none(*p4d))
789                 return no_page_table(vma, flags);
790         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
791         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
792                 return no_page_table(vma, flags);
793
794         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
795                 page = follow_huge_pd(vma, address,
796                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
797                                       P4D_SHIFT);
798                 if (page)
799                         return page;
800                 return no_page_table(vma, flags);
801         }
802         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
803 }
804
805 /**
806  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
807  * @vma: vm_area_struct mapping @address
808  * @address: virtual address to look up
809  * @flags: flags modifying lookup behaviour
810  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
811  *       pointer to output page_mask
812  *
813  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
814  *
815  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
816  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
817  *
818  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
819  *
820  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
821  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
822  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
823  */
824 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
825                               unsigned long address, unsigned int flags,
826                               struct follow_page_context *ctx)
827 {
828         pgd_t *pgd;
829         struct page *page;
830         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
831
832         ctx->page_mask = 0;
833
834         /* make this handle hugepd */
835         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
836         if (!IS_ERR(page)) {
837                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
838                 return page;
839         }
840
841         pgd = pgd_offset(mm, address);
842
843         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
844                 return no_page_table(vma, flags);
845
846         if (pgd_huge(*pgd)) {
847                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
848                 if (page)
849                         return page;
850                 return no_page_table(vma, flags);
851         }
852         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
853                 page = follow_huge_pd(vma, address,
854                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
855                                       PGDIR_SHIFT);
856                 if (page)
857                         return page;
858                 return no_page_table(vma, flags);
859         }
860
861         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
862 }
863
864 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
865                          unsigned int foll_flags)
866 {
867         struct follow_page_context ctx = { NULL };
868         struct page *page;
869
870         if (vma_is_secretmem(vma))
871                 return NULL;
872
873         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
874         if (ctx.pgmap)
875                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
876         return page;
877 }
878
879 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
880                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
881                 struct page **page)
882 {
883         pgd_t *pgd;
884         p4d_t *p4d;
885         pud_t *pud;
886         pmd_t *pmd;
887         pte_t *pte;
888         int ret = -EFAULT;
889
890         /* user gate pages are read-only */
891         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
892                 return -EFAULT;
893         if (address > TASK_SIZE)
894                 pgd = pgd_offset_k(address);
895         else
896                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
897         if (pgd_none(*pgd))
898                 return -EFAULT;
899         p4d = p4d_offset(pgd, address);
900         if (p4d_none(*p4d))
901                 return -EFAULT;
902         pud = pud_offset(p4d, address);
903         if (pud_none(*pud))
904                 return -EFAULT;
905         pmd = pmd_offset(pud, address);
906         if (!pmd_present(*pmd))
907                 return -EFAULT;
908         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
909         pte = pte_offset_map(pmd, address);
910         if (pte_none(*pte))
911                 goto unmap;
912         *vma = get_gate_vma(mm);
913         if (!page)
914                 goto out;
915         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
916         if (!*page) {
917                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
918                         goto unmap;
919                 *page = pte_page(*pte);
920         }
921         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
922                 ret = -ENOMEM;
923                 goto unmap;
924         }
925 out:
926         ret = 0;
927 unmap:
928         pte_unmap(pte);
929         return ret;
930 }
931
932 /*
933  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
934  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
935  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
936  */
937 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
938                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
939 {
940         unsigned int fault_flags = 0;
941         vm_fault_t ret;
942
943         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
944         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
945                 return -ENOENT;
946         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
947                 return -EFAULT;
948         if (*flags & FOLL_WRITE)
949                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
950         if (*flags & FOLL_REMOTE)
951                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
952         if (locked)
953                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
954         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
955                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
956         if (*flags & FOLL_TRIED) {
957                 /*
958                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
959                  * can co-exist
960                  */
961                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
962         }
963
964         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
965         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
966                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
967
968                 if (err)
969                         return err;
970                 BUG();
971         }
972
973         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
974                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
975                         *locked = 0;
976                 return -EBUSY;
977         }
978
979         /*
980          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
981          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
982          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
983          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
984          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
985          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
986          * reCOWed by userspace write).
987          */
988         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
989                 *flags |= FOLL_COW;
990         return 0;
991 }
992
993 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
994 {
995         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
996         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
997         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
998
999         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1000                 return -EFAULT;
1001
1002         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
1003                 return -EFAULT;
1004
1005         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1006                 return -EOPNOTSUPP;
1007
1008         if (vma_is_secretmem(vma))
1009                 return -EFAULT;
1010
1011         if (write) {
1012                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
1013                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1014                                 return -EFAULT;
1015                         /*
1016                          * We used to let the write,force case do COW in a
1017                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1018                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1019                          * executable, without corrupting the file (yet only
1020                          * when that file had been opened for writing!).
1021                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1022                          * just reject it.
1023                          */
1024                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1025                                 return -EFAULT;
1026                 }
1027         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1028                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1029                         return -EFAULT;
1030                 /*
1031                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1032                  * have VM_MAYREAD set?
1033                  */
1034                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1035                         return -EFAULT;
1036         }
1037         /*
1038          * gups are always data accesses, not instruction
1039          * fetches, so execute=false here
1040          */
1041         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1042                 return -EFAULT;
1043         return 0;
1044 }
1045
1046 /**
1047  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1048  * @mm:         mm_struct of target mm
1049  * @start:      starting user address
1050  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1051  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1052  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1053  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1054  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1055  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1056  *              Or NULL if the caller does not require them.
1057  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1058  *
1059  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1060  * number requested), or an error. Details about the return value:
1061  *
1062  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1063  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1064  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1065  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1066  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1067  *
1068  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1069  *
1070  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1071  *
1072  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1073  *
1074  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1075  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1076  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1077  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1078  *
1079  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1080  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1081  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1082  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1083  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1084  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1085  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1086  * locks can't be held over the syscall boundary.
1087  *
1088  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1089  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1090  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1091  * before put_page is called.
1092  *
1093  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1094  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1095  * have FOLL_NOWAIT.
1096  *
1097  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1098  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1099  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1100  * reading or writing and will not be released.
1101  *
1102  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1103  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1104  * you need some special @gup_flags.
1105  */
1106 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1107                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1108                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1109                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1110 {
1111         long ret = 0, i = 0;
1112         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1113         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1114
1115         if (!nr_pages)
1116                 return 0;
1117
1118         start = untagged_addr(start);
1119
1120         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1121
1122         /*
1123          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1124          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1125          * using the address space
1126          */
1127         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1128                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1129
1130         do {
1131                 struct page *page;
1132                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1133                 unsigned int page_increm;
1134
1135                 /* first iteration or cross vma bound */
1136                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1137                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1138                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1139                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1140                                                 gup_flags, &vma,
1141                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1142                                 if (ret)
1143                                         goto out;
1144                                 ctx.page_mask = 0;
1145                                 goto next_page;
1146                         }
1147
1148                         if (!vma) {
1149                                 ret = -EFAULT;
1150                                 goto out;
1151                         }
1152                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1153                         if (ret)
1154                                 goto out;
1155
1156                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1157                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1158                                                 &start, &nr_pages, i,
1159                                                 gup_flags, locked);
1160                                 if (locked && *locked == 0) {
1161                                         /*
1162                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1163                                          * and we've lost mmap_lock.
1164                                          * We must stop here.
1165                                          */
1166                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1167                                         goto out;
1168                                 }
1169                                 continue;
1170                         }
1171                 }
1172 retry:
1173                 /*
1174                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1175                  * potentially allocating memory.
1176                  */
1177                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1178                         ret = -EINTR;
1179                         goto out;
1180                 }
1181                 cond_resched();
1182
1183                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1184                 if (!page) {
1185                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1186                         switch (ret) {
1187                         case 0:
1188                                 goto retry;
1189                         case -EBUSY:
1190                                 ret = 0;
1191                                 fallthrough;
1192                         case -EFAULT:
1193                         case -ENOMEM:
1194                         case -EHWPOISON:
1195                                 goto out;
1196                         case -ENOENT:
1197                                 goto next_page;
1198                         }
1199                         BUG();
1200                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1201                         /*
1202                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1203                          * struct page.
1204                          */
1205                         goto next_page;
1206                 } else if (IS_ERR(page)) {
1207                         ret = PTR_ERR(page);
1208                         goto out;
1209                 }
1210                 if (pages) {
1211                         pages[i] = page;
1212                         flush_anon_page(vma, page, start);
1213                         flush_dcache_page(page);
1214                         ctx.page_mask = 0;
1215                 }
1216 next_page:
1217                 if (vmas) {
1218                         vmas[i] = vma;
1219                         ctx.page_mask = 0;
1220                 }
1221                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1222                 if (page_increm > nr_pages)
1223                         page_increm = nr_pages;
1224                 i += page_increm;
1225                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1226                 nr_pages -= page_increm;
1227         } while (nr_pages);
1228 out:
1229         if (ctx.pgmap)
1230                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1231         return i ? i : ret;
1232 }
1233
1234 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1235                               unsigned int fault_flags)
1236 {
1237         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1238         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1239         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1240
1241         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1242                 return false;
1243
1244         /*
1245          * The architecture might have a hardware protection
1246          * mechanism other than read/write that can deny access.
1247          *
1248          * gup always represents data access, not instruction
1249          * fetches, so execute=false here:
1250          */
1251         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1252                 return false;
1253
1254         return true;
1255 }
1256
1257 /**
1258  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1259  * @mm:         mm_struct of target mm
1260  * @address:    user address
1261  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1262  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1263  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1264  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1265  *
1266  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1267  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1268  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1269  * trying again.
1270  *
1271  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1272  *
1273  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1274  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1275  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1276  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1277  *
1278  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1279  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1280  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1281  * succeed.
1282  *
1283  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1284  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1285  */
1286 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1287                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1288                      bool *unlocked)
1289 {
1290         struct vm_area_struct *vma;
1291         vm_fault_t ret;
1292
1293         address = untagged_addr(address);
1294
1295         if (unlocked)
1296                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1297
1298 retry:
1299         vma = find_extend_vma(mm, address);
1300         if (!vma || address < vma->vm_start)
1301                 return -EFAULT;
1302
1303         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1304                 return -EFAULT;
1305
1306         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1307             fatal_signal_pending(current))
1308                 return -EINTR;
1309
1310         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1311         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1312                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1313
1314                 if (err)
1315                         return err;
1316                 BUG();
1317         }
1318
1319         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1320                 mmap_read_lock(mm);
1321                 *unlocked = true;
1322                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1323                 goto retry;
1324         }
1325
1326         return 0;
1327 }
1328 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1329
1330 /*
1331  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1332  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1333  */
1334 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1335                                                 unsigned long start,
1336                                                 unsigned long nr_pages,
1337                                                 struct page **pages,
1338                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1339                                                 int *locked,
1340                                                 unsigned int flags)
1341 {
1342         long ret, pages_done;
1343         bool lock_dropped;
1344
1345         if (locked) {
1346                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1347                 BUG_ON(vmas);
1348                 /* check caller initialized locked */
1349                 BUG_ON(*locked != 1);
1350         }
1351
1352         if (flags & FOLL_PIN)
1353                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1354
1355         /*
1356          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1357          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1358          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1359          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1360          *
1361          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1362          * that here, as any failures will be obvious enough.
1363          */
1364         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1365                 flags |= FOLL_GET;
1366
1367         pages_done = 0;
1368         lock_dropped = false;
1369         for (;;) {
1370                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1371                                        vmas, locked);
1372                 if (!locked)
1373                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1374                         return ret;
1375
1376                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1377                 if (!*locked) {
1378                         BUG_ON(ret < 0);
1379                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1380                 }
1381
1382                 if (ret > 0) {
1383                         nr_pages -= ret;
1384                         pages_done += ret;
1385                         if (!nr_pages)
1386                                 break;
1387                 }
1388                 if (*locked) {
1389                         /*
1390                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1391                          * FOLL_NOWAIT.
1392                          */
1393                         if (!pages_done)
1394                                 pages_done = ret;
1395                         break;
1396                 }
1397                 /*
1398                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1399                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1400                  */
1401                 if (likely(pages))
1402                         pages += ret;
1403                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1404                 lock_dropped = true;
1405
1406 retry:
1407                 /*
1408                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1409                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1410                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1411                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1412                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1413                  */
1414
1415                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1416                         if (!pages_done)
1417                                 pages_done = -EINTR;
1418                         break;
1419                 }
1420
1421                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1422                 if (ret) {
1423                         BUG_ON(ret > 0);
1424                         if (!pages_done)
1425                                 pages_done = ret;
1426                         break;
1427                 }
1428
1429                 *locked = 1;
1430                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1431                                        pages, NULL, locked);
1432                 if (!*locked) {
1433                         /* Continue to retry until we succeeded */
1434                         BUG_ON(ret != 0);
1435                         goto retry;
1436                 }
1437                 if (ret != 1) {
1438                         BUG_ON(ret > 1);
1439                         if (!pages_done)
1440                                 pages_done = ret;
1441                         break;
1442                 }
1443                 nr_pages--;
1444                 pages_done++;
1445                 if (!nr_pages)
1446                         break;
1447                 if (likely(pages))
1448                         pages++;
1449                 start += PAGE_SIZE;
1450         }
1451         if (lock_dropped && *locked) {
1452                 /*
1453                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1454                  * and so the critical section protected by it was lost.
1455                  */
1456                 mmap_read_unlock(mm);
1457                 *locked = 0;
1458         }
1459         return pages_done;
1460 }
1461
1462 /**
1463  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1464  * @vma:   target vma
1465  * @start: start address
1466  * @end:   end address
1467  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1468  *
1469  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1470  *
1471  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1472  * code on error.
1473  *
1474  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1475  *
1476  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1477  * be unperturbed.
1478  *
1479  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1480  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1481  */
1482 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1483                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1484 {
1485         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1486         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1487         int gup_flags;
1488
1489         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1490         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1491         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1492         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1493         mmap_assert_locked(mm);
1494
1495         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1496         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1497                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1498         /*
1499          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1500          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1501          * and we would not want to dirty them for nothing.
1502          */
1503         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1504                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1505
1506         /*
1507          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1508          * other than PROT_NONE.
1509          */
1510         if (vma_is_accessible(vma))
1511                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1512
1513         /*
1514          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1515          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1516          */
1517         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1518                                 NULL, NULL, locked);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1523  *                            given VMA range readable/writable
1524  *
1525  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1526  *
1527  * @vma: target vma
1528  * @start: start address
1529  * @end: end address
1530  * @write: whether to prefault readable or writable
1531  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1532  *
1533  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1534  * code on error (see __get_user_pages()).
1535  *
1536  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1537  * covered by the VMA.
1538  *
1539  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1540  *
1541  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1542  * it's released, *@locked will be set to 0.
1543  */
1544 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1545                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1546 {
1547         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1548         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1549         int gup_flags;
1550
1551         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1552         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1553         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1554         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1555         mmap_assert_locked(mm);
1556
1557         /*
1558          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1559          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1560          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1561          *             in the page table.
1562          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1563          *                a poisoned page.
1564          * FOLL_POPULATE: Always populate memory with VM_LOCKONFAULT.
1565          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1566          */
1567         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK | FOLL_HWPOISON;
1568         if (write)
1569                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1570
1571         /*
1572          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1573          * problems or incompatible mappings.
1574          */
1575         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1576                 return -EINVAL;
1577
1578         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1579                                 NULL, NULL, locked);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1584  *
1585  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1586  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1587  * mmap_lock must not be held.
1588  */
1589 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1590 {
1591         struct mm_struct *mm = current->mm;
1592         unsigned long end, nstart, nend;
1593         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1594         int locked = 0;
1595         long ret = 0;
1596
1597         end = start + len;
1598
1599         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1600                 /*
1601                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1602                  * Find first corresponding VMA.
1603                  */
1604                 if (!locked) {
1605                         locked = 1;
1606                         mmap_read_lock(mm);
1607                         vma = find_vma(mm, nstart);
1608                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1609                         vma = vma->vm_next;
1610                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1611                         break;
1612                 /*
1613                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1614                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1615                  */
1616                 nend = min(end, vma->vm_end);
1617                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1618                         continue;
1619                 if (nstart < vma->vm_start)
1620                         nstart = vma->vm_start;
1621                 /*
1622                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1623                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1624                  * if the vma was already munlocked.
1625                  */
1626                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1627                 if (ret < 0) {
1628                         if (ignore_errors) {
1629                                 ret = 0;
1630                                 continue;       /* continue at next VMA */
1631                         }
1632                         break;
1633                 }
1634                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1635                 ret = 0;
1636         }
1637         if (locked)
1638                 mmap_read_unlock(mm);
1639         return ret;     /* 0 or negative error code */
1640 }
1641 #else /* CONFIG_MMU */
1642 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1643                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1644                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1645                 unsigned int foll_flags)
1646 {
1647         struct vm_area_struct *vma;
1648         unsigned long vm_flags;
1649         long i;
1650
1651         /* calculate required read or write permissions.
1652          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1653          */
1654         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1655                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1656         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1657                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1658
1659         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1660                 vma = find_vma(mm, start);
1661                 if (!vma)
1662                         goto finish_or_fault;
1663
1664                 /* protect what we can, including chardevs */
1665                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1666                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1667                         goto finish_or_fault;
1668
1669                 if (pages) {
1670                         pages[i] = virt_to_page(start);
1671                         if (pages[i])
1672                                 get_page(pages[i]);
1673                 }
1674                 if (vmas)
1675                         vmas[i] = vma;
1676                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1677         }
1678
1679         return i;
1680
1681 finish_or_fault:
1682         return i ? : -EFAULT;
1683 }
1684 #endif /* !CONFIG_MMU */
1685
1686 /**
1687  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1688  * @uaddr: start of address range
1689  * @size: size of address range
1690  *
1691  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1692  * copy_from_user()).
1693  */
1694 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1695 {
1696         char __user *start = uaddr, *end;
1697
1698         if (unlikely(size == 0))
1699                 return 0;
1700         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1701                 if (unlikely(__put_user(0, uaddr) != 0))
1702                         return size;
1703                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1704         }
1705         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1706         if (unlikely(end < start))
1707                 end = NULL;
1708         while (uaddr != end) {
1709                 if (unlikely(__put_user(0, uaddr) != 0))
1710                         goto out;
1711                 uaddr += PAGE_SIZE;
1712         }
1713
1714 out:
1715         if (size > uaddr - start)
1716                 return size - (uaddr - start);
1717         return 0;
1718 }
1719 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1720
1721 /*
1722  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1723  * @uaddr: start of address range
1724  * @size: length of address range
1725  *
1726  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1727  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1728  * memory.
1729  *
1730  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1731  *
1732  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1733  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1734  * time.
1735  *
1736  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1737  * copy_from_user().
1738  */
1739 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1740 {
1741         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1742         struct mm_struct *mm = current->mm;
1743         bool unlocked = false;
1744
1745         if (unlikely(size == 0))
1746                 return 0;
1747         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1748         if (end < start)
1749                 end = 0;
1750
1751         mmap_read_lock(mm);
1752         do {
1753                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1754                         break;
1755                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1756         } while (start != end);
1757         mmap_read_unlock(mm);
1758
1759         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1760                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1761         return 0;
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1764
1765 /**
1766  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1767  * @uaddr: start of user address range
1768  * @size: size of user address range
1769  *
1770  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1771  * copy_from_user()).
1772  */
1773 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1774 {
1775         const char __user *start = uaddr, *end;
1776         volatile char c;
1777
1778         if (unlikely(size == 0))
1779                 return 0;
1780         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1781                 if (unlikely(__get_user(c, uaddr) != 0))
1782                         return size;
1783                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1784         }
1785         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1786         if (unlikely(end < start))
1787                 end = NULL;
1788         while (uaddr != end) {
1789                 if (unlikely(__get_user(c, uaddr) != 0))
1790                         goto out;
1791                 uaddr += PAGE_SIZE;
1792         }
1793
1794 out:
1795         (void)c;
1796         if (size > uaddr - start)
1797                 return size - (uaddr - start);
1798         return 0;
1799 }
1800 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1801
1802 /**
1803  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1804  * @addr: user address
1805  *
1806  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1807  * to be freed afterwards by put_page().
1808  *
1809  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1810  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1811  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1812  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1813  *
1814  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1815  */
1816 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1817 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1818 {
1819         struct mm_struct *mm = current->mm;
1820         struct page *page;
1821         int locked = 1;
1822         int ret;
1823
1824         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1825                 return NULL;
1826         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1827                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1828         if (locked)
1829                 mmap_read_unlock(mm);
1830         return (ret == 1) ? page : NULL;
1831 }
1832 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1833
1834 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1835 /*
1836  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1837  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1838  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1839  * Return negative error if migration fails.
1840  */
1841 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1842                                             struct page **pages,
1843                                             unsigned int gup_flags)
1844 {
1845         unsigned long i;
1846         unsigned long isolation_error_count = 0;
1847         bool drain_allow = true;
1848         LIST_HEAD(movable_page_list);
1849         long ret = 0;
1850         struct page *prev_head = NULL;
1851         struct page *head;
1852         struct migration_target_control mtc = {
1853                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1854                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1855         };
1856
1857         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1858                 head = compound_head(pages[i]);
1859                 if (head == prev_head)
1860                         continue;
1861                 prev_head = head;
1862                 /*
1863                  * If we get a movable page, since we are going to be pinning
1864                  * these entries, try to move them out if possible.
1865                  */
1866                 if (!is_pinnable_page(head)) {
1867                         if (PageHuge(head)) {
1868                                 if (!isolate_huge_page(head, &movable_page_list))
1869                                         isolation_error_count++;
1870                         } else {
1871                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1872                                         lru_add_drain_all();
1873                                         drain_allow = false;
1874                                 }
1875
1876                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1877                                         isolation_error_count++;
1878                                         continue;
1879                                 }
1880                                 list_add_tail(&head->lru, &movable_page_list);
1881                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1882                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1883                                                     page_is_file_lru(head),
1884                                                     thp_nr_pages(head));
1885                         }
1886                 }
1887         }
1888
1889         /*
1890          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1891          * in the correct zone.
1892          */
1893         if (list_empty(&movable_page_list) && !isolation_error_count)
1894                 return nr_pages;
1895
1896         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1897                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1898         } else {
1899                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1900                         put_page(pages[i]);
1901         }
1902         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1903                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1904                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1905                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1906                 if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1907                         putback_movable_pages(&movable_page_list);
1908         }
1909
1910         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1911 }
1912 #else
1913 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1914                                             struct page **pages,
1915                                             unsigned int gup_flags)
1916 {
1917         return nr_pages;
1918 }
1919 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1920
1921 /*
1922  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1923  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1924  */
1925 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1926                                   unsigned long start,
1927                                   unsigned long nr_pages,
1928                                   struct page **pages,
1929                                   struct vm_area_struct **vmas,
1930                                   unsigned int gup_flags)
1931 {
1932         unsigned int flags;
1933         long rc;
1934
1935         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1936                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1937                                                NULL, gup_flags);
1938         flags = memalloc_pin_save();
1939         do {
1940                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1941                                              NULL, gup_flags);
1942                 if (rc <= 0)
1943                         break;
1944                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1945         } while (!rc);
1946         memalloc_pin_restore(flags);
1947
1948         return rc;
1949 }
1950
1951 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1952 {
1953         /*
1954          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1955          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1956          */
1957         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1958                 return false;
1959         /*
1960          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1961          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1962          * FOLL_PIN.
1963          */
1964         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1965                 return false;
1966
1967         return true;
1968 }
1969
1970 #ifdef CONFIG_MMU
1971 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1972                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1973                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1974                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1975 {
1976         /*
1977          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1978          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1979          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1980          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1981          * allow what we can.
1982          */
1983         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1984                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1985                         return -EINVAL;
1986                 /*
1987                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1988                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1989                  */
1990                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1991                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1992                                              FOLL_REMOTE);
1993         }
1994
1995         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1996                                        locked,
1997                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1998 }
1999
2000 /**
2001  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2002  * @mm:         mm_struct of target mm
2003  * @start:      starting user address
2004  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2005  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2006  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2007  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2008  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2009  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2010  *              Or NULL if the caller does not require them.
2011  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2012  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2013  *              utilised. Lock must initially be held.
2014  *
2015  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2016  * number requested), or an error. Details about the return value:
2017  *
2018  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2019  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2020  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2021  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2022  *
2023  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2024  *
2025  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2026  *
2027  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2028  *
2029  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2030  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2031  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2032  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2033  *
2034  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2035  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2036  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2037  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2038  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2039  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2040  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2041  * locks can't be held over the syscall boundary.
2042  *
2043  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2044  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2045  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2046  *
2047  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2048  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2049  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2050  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2051  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2052  *
2053  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2054  *
2055  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2056  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2057  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2058  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2059  */
2060 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2061                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2062                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2063                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2064 {
2065         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2066                 return -EINVAL;
2067
2068         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2069                                        pages, vmas, locked);
2070 }
2071 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2072
2073 #else /* CONFIG_MMU */
2074 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2075                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2076                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2077                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2078 {
2079         return 0;
2080 }
2081
2082 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2083                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2084                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2085                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2086 {
2087         return 0;
2088 }
2089 #endif /* !CONFIG_MMU */
2090
2091 /**
2092  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2093  * @start:      starting user address
2094  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2095  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2096  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2097  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2098  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2099  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2100  *              Or NULL if the caller does not require them.
2101  *
2102  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2103  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2104  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2105  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2106  */
2107 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2108                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2109                 struct vm_area_struct **vmas)
2110 {
2111         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2112                 return -EINVAL;
2113
2114         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2115                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2116 }
2117 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2118
2119 /**
2120  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
2121  *
2122  * @start:      starting user address
2123  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2124  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2125  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2126  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2127  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2128  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2129  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2130  *              utilised. Lock must initially be held.
2131  *
2132  * It is suitable to replace the form:
2133  *
2134  *      mmap_read_lock(mm);
2135  *      do_something()
2136  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2137  *      mmap_read_unlock(mm);
2138  *
2139  *  to:
2140  *
2141  *      int locked = 1;
2142  *      mmap_read_lock(mm);
2143  *      do_something()
2144  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
2145  *      if (locked)
2146  *          mmap_read_unlock(mm);
2147  *
2148  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2149  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2150  * get_user_pages_unlocked().
2151  *
2152  */
2153 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2154                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2155                            int *locked)
2156 {
2157         /*
2158          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2159          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2160          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2161          * disallow this option for now.
2162          */
2163         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2164                 return -EINVAL;
2165         /*
2166          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2167          * never directly by the caller, so enforce that:
2168          */
2169         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2170                 return -EINVAL;
2171
2172         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2173                                        pages, NULL, locked,
2174                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2175 }
2176 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2177
2178 /*
2179  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2180  *
2181  *      mmap_read_lock(mm);
2182  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2183  *      mmap_read_unlock(mm);
2184  *
2185  *  with:
2186  *
2187  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2188  *
2189  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2190  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2191  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2192  */
2193 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2194                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2195 {
2196         struct mm_struct *mm = current->mm;
2197         int locked = 1;
2198         long ret;
2199
2200         /*
2201          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2202          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2203          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2204          * disallow this option for now.
2205          */
2206         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2207                 return -EINVAL;
2208
2209         mmap_read_lock(mm);
2210         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2211                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2212         if (locked)
2213                 mmap_read_unlock(mm);
2214         return ret;
2215 }
2216 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2217
2218 /*
2219  * Fast GUP
2220  *
2221  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2222  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2223  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2224  * block any THP splits.
2225  *
2226  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2227  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2228  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2229  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2230  *
2231  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2232  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2233  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2234  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2235  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2236  *
2237  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2238  * are currently made:
2239  *
2240  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2241  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2242  *
2243  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2244  *
2245  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2246  *
2247  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2248  *
2249  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2250  */
2251 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2252
2253 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2254                                             unsigned int flags,
2255                                             struct page **pages)
2256 {
2257         while ((*nr) - nr_start) {
2258                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2259
2260                 ClearPageReferenced(page);
2261                 if (flags & FOLL_PIN)
2262                         unpin_user_page(page);
2263                 else
2264                         put_page(page);
2265         }
2266 }
2267
2268 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2269 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2270                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2271 {
2272         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2273         int nr_start = *nr, ret = 0;
2274         pte_t *ptep, *ptem;
2275
2276         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2277         do {
2278                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2279                 struct page *head, *page;
2280
2281                 /*
2282                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2283                  * path using the pte_protnone check.
2284                  */
2285                 if (pte_protnone(pte))
2286                         goto pte_unmap;
2287
2288                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2289                         goto pte_unmap;
2290
2291                 if (pte_devmap(pte)) {
2292                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2293                                 goto pte_unmap;
2294
2295                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2296                         if (unlikely(!pgmap)) {
2297                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2298                                 goto pte_unmap;
2299                         }
2300                 } else if (pte_special(pte))
2301                         goto pte_unmap;
2302
2303                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2304                 page = pte_page(pte);
2305
2306                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2307                 if (!head)
2308                         goto pte_unmap;
2309
2310                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2311                         put_compound_head(head, 1, flags);
2312                         goto pte_unmap;
2313                 }
2314
2315                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2316                         put_compound_head(head, 1, flags);
2317                         goto pte_unmap;
2318                 }
2319
2320                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2321
2322                 /*
2323                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2324                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2325                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2326                  * details.
2327                  */
2328                 if (flags & FOLL_PIN) {
2329                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2330                         if (ret) {
2331                                 unpin_user_page(page);
2332                                 goto pte_unmap;
2333                         }
2334                 }
2335                 SetPageReferenced(page);
2336                 pages[*nr] = page;
2337                 (*nr)++;
2338
2339         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2340
2341         ret = 1;
2342
2343 pte_unmap:
2344         if (pgmap)
2345                 put_dev_pagemap(pgmap);
2346         pte_unmap(ptem);
2347         return ret;
2348 }
2349 #else
2350
2351 /*
2352  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2353  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2354  * to be special.
2355  *
2356  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2357  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2358  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2359  */
2360 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2361                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2362 {
2363         return 0;
2364 }
2365 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2366
2367 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2368 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2369                              unsigned long end, unsigned int flags,
2370                              struct page **pages, int *nr)
2371 {
2372         int nr_start = *nr;
2373         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2374         int ret = 1;
2375
2376         do {
2377                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2378
2379                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2380                 if (unlikely(!pgmap)) {
2381                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2382                         ret = 0;
2383                         break;
2384                 }
2385                 SetPageReferenced(page);
2386                 pages[*nr] = page;
2387                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2388                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2389                         ret = 0;
2390                         break;
2391                 }
2392                 (*nr)++;
2393                 pfn++;
2394         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2395
2396         put_dev_pagemap(pgmap);
2397         return ret;
2398 }
2399
2400 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2401                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2402                                  struct page **pages, int *nr)
2403 {
2404         unsigned long fault_pfn;
2405         int nr_start = *nr;
2406
2407         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2408         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2409                 return 0;
2410
2411         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2412                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2413                 return 0;
2414         }
2415         return 1;
2416 }
2417
2418 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2419                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2420                                  struct page **pages, int *nr)
2421 {
2422         unsigned long fault_pfn;
2423         int nr_start = *nr;
2424
2425         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2426         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2427                 return 0;
2428
2429         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2430                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2431                 return 0;
2432         }
2433         return 1;
2434 }
2435 #else
2436 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2437                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2438                                  struct page **pages, int *nr)
2439 {
2440         BUILD_BUG();
2441         return 0;
2442 }
2443
2444 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2445                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2446                                  struct page **pages, int *nr)
2447 {
2448         BUILD_BUG();
2449         return 0;
2450 }
2451 #endif
2452
2453 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2454                            unsigned long end, struct page **pages)
2455 {
2456         int nr;
2457
2458         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2459                 pages[nr++] = page++;
2460
2461         return nr;
2462 }
2463
2464 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2465 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2466                                       unsigned long sz)
2467 {
2468         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2469         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2470 }
2471
2472 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2473                        unsigned long end, unsigned int flags,
2474                        struct page **pages, int *nr)
2475 {
2476         unsigned long pte_end;
2477         struct page *head, *page;
2478         pte_t pte;
2479         int refs;
2480
2481         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2482         if (pte_end < end)
2483                 end = pte_end;
2484
2485         pte = huge_ptep_get(ptep);
2486
2487         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2488                 return 0;
2489
2490         /* hugepages are never "special" */
2491         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2492
2493         head = pte_page(pte);
2494         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2495         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2496
2497         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2498         if (!head)
2499                 return 0;
2500
2501         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2502                 put_compound_head(head, refs, flags);
2503                 return 0;
2504         }
2505
2506         *nr += refs;
2507         SetPageReferenced(head);
2508         return 1;
2509 }
2510
2511 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2512                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2513                 struct page **pages, int *nr)
2514 {
2515         pte_t *ptep;
2516         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2517         unsigned long next;
2518
2519         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2520         do {
2521                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2522                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2523                         return 0;
2524         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2525
2526         return 1;
2527 }
2528 #else
2529 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2530                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2531                 struct page **pages, int *nr)
2532 {
2533         return 0;
2534 }
2535 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2536
2537 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2538                         unsigned long end, unsigned int flags,
2539                         struct page **pages, int *nr)
2540 {
2541         struct page *head, *page;
2542         int refs;
2543
2544         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2545                 return 0;
2546
2547         if (pmd_devmap(orig)) {
2548                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2549                         return 0;
2550                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2551                                              pages, nr);
2552         }
2553
2554         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2555         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2556
2557         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2558         if (!head)
2559                 return 0;
2560
2561         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2562                 put_compound_head(head, refs, flags);
2563                 return 0;
2564         }
2565
2566         *nr += refs;
2567         SetPageReferenced(head);
2568         return 1;
2569 }
2570
2571 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2572                         unsigned long end, unsigned int flags,
2573                         struct page **pages, int *nr)
2574 {
2575         struct page *head, *page;
2576         int refs;
2577
2578         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2579                 return 0;
2580
2581         if (pud_devmap(orig)) {
2582                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2583                         return 0;
2584                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2585                                              pages, nr);
2586         }
2587
2588         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2589         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2590
2591         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2592         if (!head)
2593                 return 0;
2594
2595         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2596                 put_compound_head(head, refs, flags);
2597                 return 0;
2598         }
2599
2600         *nr += refs;
2601         SetPageReferenced(head);
2602         return 1;
2603 }
2604
2605 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2606                         unsigned long end, unsigned int flags,
2607                         struct page **pages, int *nr)
2608 {
2609         int refs;
2610         struct page *head, *page;
2611
2612         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2613                 return 0;
2614
2615         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2616
2617         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2618         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2619
2620         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2621         if (!head)
2622                 return 0;
2623
2624         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2625                 put_compound_head(head, refs, flags);
2626                 return 0;
2627         }
2628
2629         *nr += refs;
2630         SetPageReferenced(head);
2631         return 1;
2632 }
2633
2634 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2635                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2636 {
2637         unsigned long next;
2638         pmd_t *pmdp;
2639
2640         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2641         do {
2642                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2643
2644                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2645                 if (!pmd_present(pmd))
2646                         return 0;
2647
2648                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2649                              pmd_devmap(pmd))) {
2650                         /*
2651                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2652                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2653                          * can be serialised against THP migration.
2654                          */
2655                         if (pmd_protnone(pmd))
2656                                 return 0;
2657
2658                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2659                                 pages, nr))
2660                                 return 0;
2661
2662                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2663                         /*
2664                          * architecture have different format for hugetlbfs
2665                          * pmd format and THP pmd format
2666                          */
2667                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2668                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2669                                 return 0;
2670                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2671                         return 0;
2672         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2673
2674         return 1;
2675 }
2676
2677 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2678                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2679 {
2680         unsigned long next;
2681         pud_t *pudp;
2682
2683         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2684         do {
2685                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2686
2687                 next = pud_addr_end(addr, end);
2688                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2689                         return 0;
2690                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2691                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2692                                           pages, nr))
2693                                 return 0;
2694                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2695                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2696                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2697                                 return 0;
2698                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2699                         return 0;
2700         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2701
2702         return 1;
2703 }
2704
2705 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2706                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2707 {
2708         unsigned long next;
2709         p4d_t *p4dp;
2710
2711         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2712         do {
2713                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2714
2715                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2716                 if (p4d_none(p4d))
2717                         return 0;
2718                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2719                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2720                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2721                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2722                                 return 0;
2723                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2724                         return 0;
2725         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2726
2727         return 1;
2728 }
2729
2730 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2731                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2732 {
2733         unsigned long next;
2734         pgd_t *pgdp;
2735
2736         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2737         do {
2738                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2739
2740                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2741                 if (pgd_none(pgd))
2742                         return;
2743                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2744                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2745                                           pages, nr))
2746                                 return;
2747                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2748                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2749                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2750                                 return;
2751                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2752                         return;
2753         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2754 }
2755 #else
2756 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2757                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2758 {
2759 }
2760 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2761
2762 #ifndef gup_fast_permitted
2763 /*
2764  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2765  * we need to fall back to the slow version:
2766  */
2767 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2768 {
2769         return true;
2770 }
2771 #endif
2772
2773 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2774                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2775 {
2776         int ret;
2777
2778         /*
2779          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2780          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2781          */
2782         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2783                 mmap_read_lock(current->mm);
2784                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2785                                             start, nr_pages,
2786                                             pages, NULL, gup_flags);
2787                 mmap_read_unlock(current->mm);
2788         } else {
2789                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2790                                               pages, gup_flags);
2791         }
2792
2793         return ret;
2794 }
2795
2796 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2797                                             unsigned long end,
2798                                             unsigned int gup_flags,
2799                                             struct page **pages)
2800 {
2801         unsigned long flags;
2802         int nr_pinned = 0;
2803         unsigned seq;
2804
2805         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2806             !gup_fast_permitted(start, end))
2807                 return 0;
2808
2809         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2810                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2811                 if (seq & 1)
2812                         return 0;
2813         }
2814
2815         /*
2816          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2817          * general purpose use of this routine.
2818          *
2819          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2820          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2821          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2822          *
2823          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2824          * that come from THPs splitting.
2825          */
2826         local_irq_save(flags);
2827         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2828         local_irq_restore(flags);
2829
2830         /*
2831          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2832          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2833          */
2834         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2835                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2836                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2837                         return 0;
2838                 }
2839         }
2840         return nr_pinned;
2841 }
2842
2843 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2844                                         unsigned long nr_pages,
2845                                         unsigned int gup_flags,
2846                                         struct page **pages)
2847 {
2848         unsigned long len, end;
2849         unsigned long nr_pinned;
2850         int ret;
2851
2852         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2853                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2854                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2855                 return -EINVAL;
2856
2857         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2858                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2859
2860         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2861                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2862
2863         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2864         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2865         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2866                 return 0;
2867         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2868                 return -EFAULT;
2869
2870         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2871         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2872                 return nr_pinned;
2873
2874         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2875         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2876         pages += nr_pinned;
2877         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2878                                       pages);
2879         if (ret < 0) {
2880                 /*
2881                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2882                  * returning -errno is not an option
2883                  */
2884                 if (nr_pinned)
2885                         return nr_pinned;
2886                 return ret;
2887         }
2888         return ret + nr_pinned;
2889 }
2890
2891 /**
2892  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2893  * @start:      starting user address
2894  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2895  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2896  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2897  *              Should be at least nr_pages long.
2898  *
2899  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2900  * the regular GUP.
2901  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2902  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2903  *
2904  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2905  * pages pinned.
2906  *
2907  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2908  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2909  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2910  */
2911 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2912                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2913 {
2914         int nr_pinned;
2915         /*
2916          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2917          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2918          *
2919          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2920          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2921          */
2922         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2923
2924         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2925                                                  pages);
2926
2927         /*
2928          * As specified in the API description above, this routine is not
2929          * allowed to return negative values. However, the common core
2930          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2931          * Therefore, correct for that here:
2932          */
2933         if (nr_pinned < 0)
2934                 nr_pinned = 0;
2935
2936         return nr_pinned;
2937 }
2938 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2939
2940 /**
2941  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2942  * @start:      starting user address
2943  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2944  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2945  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2946  *              Should be at least nr_pages long.
2947  *
2948  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2949  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2950  * calling get_user_pages().
2951  *
2952  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2953  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2954  * -errno.
2955  */
2956 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2957                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2958 {
2959         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2960                 return -EINVAL;
2961
2962         /*
2963          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2964          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2965          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2966          * request.
2967          */
2968         gup_flags |= FOLL_GET;
2969         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2970 }
2971 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2972
2973 /**
2974  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2975  *
2976  * @start:      starting user address
2977  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2978  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2979  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2980  *              Should be at least nr_pages long.
2981  *
2982  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2983  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2984  * the arguments here are identical.
2985  *
2986  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2987  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2988  */
2989 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2990                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2991 {
2992         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2993         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2994                 return -EINVAL;
2995
2996         gup_flags |= FOLL_PIN;
2997         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2998 }
2999 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3000
3001 /*
3002  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
3003  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
3004  *
3005  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
3006  */
3007 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3008                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3009 {
3010         int nr_pinned;
3011
3012         /*
3013          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3014          * rules require returning 0, rather than -errno:
3015          */
3016         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3017                 return 0;
3018         /*
3019          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3020          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3021          */
3022         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3023         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3024                                                  pages);
3025         /*
3026          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3027          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3028          * correct for that here:
3029          */
3030         if (nr_pinned < 0)
3031                 nr_pinned = 0;
3032
3033         return nr_pinned;
3034 }
3035 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3036
3037 /**
3038  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3039  *
3040  * @mm:         mm_struct of target mm
3041  * @start:      starting user address
3042  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3043  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3044  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3045  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3046  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3047  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3048  *              Or NULL if the caller does not require them.
3049  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3050  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3051  *              utilised. Lock must initially be held.
3052  *
3053  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3054  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3055  * the arguments here are identical.
3056  *
3057  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3058  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3059  */
3060 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3061                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3062                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3063                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3064 {
3065         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3066         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3067                 return -EINVAL;
3068
3069         gup_flags |= FOLL_PIN;
3070         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3071                                        pages, vmas, locked);
3072 }
3073 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3074
3075 /**
3076  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3077  *
3078  * @start:      starting user address
3079  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3080  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3081  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3082  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3083  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3084  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3085  *              Or NULL if the caller does not require them.
3086  *
3087  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3088  * FOLL_PIN is set.
3089  *
3090  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3091  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3092  */
3093 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3094                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3095                     struct vm_area_struct **vmas)
3096 {
3097         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3098         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3099                 return -EINVAL;
3100
3101         gup_flags |= FOLL_PIN;
3102         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3103                                      pages, vmas, gup_flags);
3104 }
3105 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3106
3107 /*
3108  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3109  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3110  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3111  */
3112 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3113                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3114 {
3115         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3116         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3117                 return -EINVAL;
3118
3119         gup_flags |= FOLL_PIN;
3120         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3121 }
3122 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
3123
3124 /*
3125  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
3126  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
3127  * FOLL_GET.
3128  */
3129 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3130                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3131                            int *locked)
3132 {
3133         /*
3134          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
3135          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
3136          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
3137          * disallow this option for now.
3138          */
3139         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
3140                 return -EINVAL;
3141
3142         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3143         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3144                 return -EINVAL;
3145
3146         gup_flags |= FOLL_PIN;
3147         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3148                                        pages, NULL, locked,
3149                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3150 }
3151 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);