GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[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
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/tlbflush.h>
23
24 #include "internal.h"
25
26 struct follow_page_context {
27         struct dev_pagemap *pgmap;
28         unsigned int page_mask;
29 };
30
31 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
32 {
33         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
34         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
35
36         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
37 }
38
39 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
40 {
41         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
42         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
43
44         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
45 }
46
47 /* Equivalent to calling put_page() @refs times. */
48 static void put_page_refs(struct page *page, int refs)
49 {
50 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
51         if (VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page))
52                 return;
53 #endif
54
55         /*
56          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
57          * ref needs a put_page().
58          */
59         if (refs > 1)
60                 page_ref_sub(page, refs - 1);
61         put_page(page);
62 }
63
64 /*
65  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
66  * or NULL if that failed.
67  */
68 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
69 {
70         struct page *head = compound_head(page);
71
72         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
73                 return NULL;
74         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
75                 return NULL;
76
77         /*
78          * At this point we have a stable reference to the head page; but it
79          * could be that between the compound_head() lookup and the refcount
80          * increment, the compound page was split, in which case we'd end up
81          * holding a reference on a page that has nothing to do with the page
82          * we were given anymore.
83          * So now that the head page is stable, recheck that the pages still
84          * belong together.
85          */
86         if (unlikely(compound_head(page) != head)) {
87                 put_page_refs(head, refs);
88                 return NULL;
89         }
90
91         return head;
92 }
93
94 /*
95  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
96  * flags-dependent amount.
97  *
98  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
99  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
100  *
101  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
102  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
103  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
104  *
105  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
106  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
107  *
108  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
109  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
110  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
111  * is also emitted.
112  */
113 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
114                                                           int refs,
115                                                           unsigned int flags)
116 {
117         if (flags & FOLL_GET)
118                 return try_get_compound_head(page, refs);
119         else if (flags & FOLL_PIN) {
120                 int orig_refs = refs;
121
122                 /*
123                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
124                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
125                  */
126                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
127                                 is_migrate_cma_page(page))
128                         return NULL;
129
130                 /*
131                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
132                  * point, the result won't be stable.
133                  */
134                 page = try_get_compound_head(page, refs);
135                 if (!page)
136                         return NULL;
137
138                 /*
139                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
140                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
141                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
142                  *
143                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
144                  * field at least once, so that the page really is pinned.
145                  */
146                 if (hpage_pincount_available(page))
147                         hpage_pincount_add(page, refs);
148                 else
149                         page_ref_add(page, refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
150
151                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
152                                     orig_refs);
153
154                 return page;
155         }
156
157         WARN_ON_ONCE(1);
158         return NULL;
159 }
160
161 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
162 {
163         if (flags & FOLL_PIN) {
164                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
165                                     refs);
166
167                 if (hpage_pincount_available(page))
168                         hpage_pincount_sub(page, refs);
169                 else
170                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
171         }
172
173         put_page_refs(page, refs);
174 }
175
176 /**
177  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
178  *
179  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
180  *
181  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
182  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
183  *
184  * @page:    pointer to page to be grabbed
185  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
186  *
187  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
188  * time. Cases:
189  *
190  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
191  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
192  *
193  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
194  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
195  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
196  */
197 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
198 {
199         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
200
201         if (flags & FOLL_GET)
202                 return try_get_page(page);
203         else if (flags & FOLL_PIN) {
204                 int refs = 1;
205
206                 page = compound_head(page);
207
208                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
209                         return false;
210
211                 if (hpage_pincount_available(page))
212                         hpage_pincount_add(page, 1);
213                 else
214                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
215
216                 /*
217                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
218                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
219                  * *also* increment the normal page refcount field at least
220                  * once, so that the page really is pinned.
221                  */
222                 page_ref_add(page, refs);
223
224                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
225         }
226
227         return true;
228 }
229
230 /**
231  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
232  * @page:            pointer to page to be released
233  *
234  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
235  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
236  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
237  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
238  */
239 void unpin_user_page(struct page *page)
240 {
241         put_compound_head(compound_head(page), 1, FOLL_PIN);
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
244
245 /**
246  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
247  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
248  * @npages: number of pages in the @pages array.
249  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
250  *
251  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
252  * variants called on that page.
253  *
254  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
255  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
256  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
257  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
258  *
259  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
260  *
261  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
262  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
263  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
264  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
265  *
266  */
267 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
268                                  bool make_dirty)
269 {
270         unsigned long index;
271
272         /*
273          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
274          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
275          * single operation to the head page should suffice.
276          */
277
278         if (!make_dirty) {
279                 unpin_user_pages(pages, npages);
280                 return;
281         }
282
283         for (index = 0; index < npages; index++) {
284                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
285                 /*
286                  * Checking PageDirty at this point may race with
287                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
288                  * cases:
289                  *
290                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
291                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
292                  * because clear_page_dirty_for_io() called
293                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
294                  * However, now the page is going to get written back,
295                  * which meets the original intention of setting it
296                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
297                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
298                  * back.
299                  *
300                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
301                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
302                  * written back, so it gets written back again in the
303                  * next writeback cycle. This is harmless.
304                  */
305                 if (!PageDirty(page))
306                         set_page_dirty_lock(page);
307                 unpin_user_page(page);
308         }
309 }
310 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
311
312 /**
313  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
314  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
315  * @npages: number of pages in the @pages array.
316  *
317  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
318  *
319  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
320  */
321 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
322 {
323         unsigned long index;
324
325         /*
326          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
327          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
328          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
329          */
330         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
331                 return;
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
386  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) ||
391                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
392 }
393
394 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
395                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
396                 struct dev_pagemap **pgmap)
397 {
398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
399         struct page *page;
400         spinlock_t *ptl;
401         pte_t *ptep, pte;
402         int ret;
403
404         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
405         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
406                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
407                 return ERR_PTR(-EINVAL);
408
409         /*
410          * Considering PTE level hugetlb, like continuous-PTE hugetlb on
411          * ARM64 architecture.
412          */
413         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
414                 page = follow_huge_pmd_pte(vma, address, flags);
415                 if (page)
416                         return page;
417                 return no_page_table(vma, flags);
418         }
419
420 retry:
421         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
422                 return no_page_table(vma, flags);
423
424         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
425         pte = *ptep;
426         if (!pte_present(pte)) {
427                 swp_entry_t entry;
428                 /*
429                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
430                  * even while it is being migrated, so for that case we
431                  * need migration_entry_wait().
432                  */
433                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
434                         goto no_page;
435                 if (pte_none(pte))
436                         goto no_page;
437                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
438                 if (!is_migration_entry(entry))
439                         goto no_page;
440                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
441                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
442                 goto retry;
443         }
444         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
445                 goto no_page;
446         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
447                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
448                 return NULL;
449         }
450
451         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
452         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
453                 /*
454                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
455                  * case since they are only valid while holding the pgmap
456                  * reference.
457                  */
458                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
459                 if (*pgmap)
460                         page = pte_page(pte);
461                 else
462                         goto no_page;
463         } else if (unlikely(!page)) {
464                 if (flags & FOLL_DUMP) {
465                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
466                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
467                         goto out;
468                 }
469
470                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
471                         page = pte_page(pte);
472                 } else {
473                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
474                         page = ERR_PTR(ret);
475                         goto out;
476                 }
477         }
478
479         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
480                 get_page(page);
481                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
482                 lock_page(page);
483                 ret = split_huge_page(page);
484                 unlock_page(page);
485                 put_page(page);
486                 if (ret)
487                         return ERR_PTR(ret);
488                 goto retry;
489         }
490
491         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
492         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
493                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
494                 goto out;
495         }
496         /*
497          * We need to make the page accessible if and only if we are going
498          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
499          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
500          */
501         if (flags & FOLL_PIN) {
502                 ret = arch_make_page_accessible(page);
503                 if (ret) {
504                         unpin_user_page(page);
505                         page = ERR_PTR(ret);
506                         goto out;
507                 }
508         }
509         if (flags & FOLL_TOUCH) {
510                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
511                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
512                         set_page_dirty(page);
513                 /*
514                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
515                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
516                  * mark_page_accessed().
517                  */
518                 mark_page_accessed(page);
519         }
520         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
521                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
522                 if (PageTransCompound(page))
523                         goto out;
524
525                 /*
526                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
527                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
528                  * which might bounce very badly if there is contention.
529                  *
530                  * If the page is already locked, we don't need to
531                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
532                  * when it attempts to reclaim the page.
533                  */
534                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
535                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
536                         /*
537                          * Because we lock page here, and migration is
538                          * blocked by the pte's page reference, and we
539                          * know the page is still mapped, we don't even
540                          * need to check for file-cache page truncation.
541                          */
542                         mlock_vma_page(page);
543                         unlock_page(page);
544                 }
545         }
546 out:
547         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
548         return page;
549 no_page:
550         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
551         if (!pte_none(pte))
552                 return NULL;
553         return no_page_table(vma, flags);
554 }
555
556 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
557                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
558                                     unsigned int flags,
559                                     struct follow_page_context *ctx)
560 {
561         pmd_t *pmd, pmdval;
562         spinlock_t *ptl;
563         struct page *page;
564         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
565
566         pmd = pmd_offset(pudp, address);
567         /*
568          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
569          * on the stack so that it will stop changing under the code.
570          */
571         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
572         if (pmd_none(pmdval))
573                 return no_page_table(vma, flags);
574         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
575                 page = follow_huge_pmd_pte(vma, address, flags);
576                 if (page)
577                         return page;
578                 return no_page_table(vma, flags);
579         }
580         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
581                 page = follow_huge_pd(vma, address,
582                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
583                                       PMD_SHIFT);
584                 if (page)
585                         return page;
586                 return no_page_table(vma, flags);
587         }
588 retry:
589         if (!pmd_present(pmdval)) {
590                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
591                         return no_page_table(vma, flags);
592                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
593                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
594                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
595                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
596                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
597                 /*
598                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
599                  * mmap_lock is held in read mode
600                  */
601                 if (pmd_none(pmdval))
602                         return no_page_table(vma, flags);
603                 goto retry;
604         }
605         if (pmd_devmap(pmdval)) {
606                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
607                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
608                 spin_unlock(ptl);
609                 if (page)
610                         return page;
611         }
612         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
613                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
614
615         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
616                 return no_page_table(vma, flags);
617
618 retry_locked:
619         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
620         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
621                 spin_unlock(ptl);
622                 return no_page_table(vma, flags);
623         }
624         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
625                 spin_unlock(ptl);
626                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
627                         return no_page_table(vma, flags);
628                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
629                 goto retry_locked;
630         }
631         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
632                 spin_unlock(ptl);
633                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
634         }
635         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
636                 int ret;
637                 page = pmd_page(*pmd);
638                 if (is_huge_zero_page(page)) {
639                         spin_unlock(ptl);
640                         ret = 0;
641                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
642                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
643                                 ret = -EBUSY;
644                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
645                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
646                                 spin_unlock(ptl);
647                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
648                         }
649                         spin_unlock(ptl);
650                         lock_page(page);
651                         ret = split_huge_page(page);
652                         unlock_page(page);
653                         put_page(page);
654                         if (pmd_none(*pmd))
655                                 return no_page_table(vma, flags);
656                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
657                         spin_unlock(ptl);
658                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
659                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
660                 }
661
662                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
663                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
664         }
665         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
666         spin_unlock(ptl);
667         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
668         return page;
669 }
670
671 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
672                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
673                                     unsigned int flags,
674                                     struct follow_page_context *ctx)
675 {
676         pud_t *pud;
677         spinlock_t *ptl;
678         struct page *page;
679         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
680
681         pud = pud_offset(p4dp, address);
682         if (pud_none(*pud))
683                 return no_page_table(vma, flags);
684         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
685                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
686                 if (page)
687                         return page;
688                 return no_page_table(vma, flags);
689         }
690         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
691                 page = follow_huge_pd(vma, address,
692                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
693                                       PUD_SHIFT);
694                 if (page)
695                         return page;
696                 return no_page_table(vma, flags);
697         }
698         if (pud_devmap(*pud)) {
699                 ptl = pud_lock(mm, pud);
700                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
701                 spin_unlock(ptl);
702                 if (page)
703                         return page;
704         }
705         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
706                 return no_page_table(vma, flags);
707
708         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
709 }
710
711 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
712                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
713                                     unsigned int flags,
714                                     struct follow_page_context *ctx)
715 {
716         p4d_t *p4d;
717         struct page *page;
718
719         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
720         if (p4d_none(*p4d))
721                 return no_page_table(vma, flags);
722         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
723         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
724                 return no_page_table(vma, flags);
725
726         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
727                 page = follow_huge_pd(vma, address,
728                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
729                                       P4D_SHIFT);
730                 if (page)
731                         return page;
732                 return no_page_table(vma, flags);
733         }
734         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
735 }
736
737 /**
738  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
739  * @vma: vm_area_struct mapping @address
740  * @address: virtual address to look up
741  * @flags: flags modifying lookup behaviour
742  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
743  *       pointer to output page_mask
744  *
745  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
746  *
747  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
748  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
749  *
750  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
751  *
752  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
753  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
754  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
755  */
756 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
757                               unsigned long address, unsigned int flags,
758                               struct follow_page_context *ctx)
759 {
760         pgd_t *pgd;
761         struct page *page;
762         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
763
764         ctx->page_mask = 0;
765
766         /* make this handle hugepd */
767         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
768         if (!IS_ERR(page)) {
769                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
770                 return page;
771         }
772
773         pgd = pgd_offset(mm, address);
774
775         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
776                 return no_page_table(vma, flags);
777
778         if (pgd_huge(*pgd)) {
779                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
780                 if (page)
781                         return page;
782                 return no_page_table(vma, flags);
783         }
784         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
785                 page = follow_huge_pd(vma, address,
786                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
787                                       PGDIR_SHIFT);
788                 if (page)
789                         return page;
790                 return no_page_table(vma, flags);
791         }
792
793         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
794 }
795
796 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
797                          unsigned int foll_flags)
798 {
799         struct follow_page_context ctx = { NULL };
800         struct page *page;
801
802         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
803         if (ctx.pgmap)
804                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
805         return page;
806 }
807
808 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
809                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
810                 struct page **page)
811 {
812         pgd_t *pgd;
813         p4d_t *p4d;
814         pud_t *pud;
815         pmd_t *pmd;
816         pte_t *pte;
817         int ret = -EFAULT;
818
819         /* user gate pages are read-only */
820         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
821                 return -EFAULT;
822         if (address > TASK_SIZE)
823                 pgd = pgd_offset_k(address);
824         else
825                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
826         if (pgd_none(*pgd))
827                 return -EFAULT;
828         p4d = p4d_offset(pgd, address);
829         if (p4d_none(*p4d))
830                 return -EFAULT;
831         pud = pud_offset(p4d, address);
832         if (pud_none(*pud))
833                 return -EFAULT;
834         pmd = pmd_offset(pud, address);
835         if (!pmd_present(*pmd))
836                 return -EFAULT;
837         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
838         pte = pte_offset_map(pmd, address);
839         if (pte_none(*pte))
840                 goto unmap;
841         *vma = get_gate_vma(mm);
842         if (!page)
843                 goto out;
844         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
845         if (!*page) {
846                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
847                         goto unmap;
848                 *page = pte_page(*pte);
849         }
850         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
851                 ret = -ENOMEM;
852                 goto unmap;
853         }
854 out:
855         ret = 0;
856 unmap:
857         pte_unmap(pte);
858         return ret;
859 }
860
861 /*
862  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
863  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
864  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
865  */
866 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
867                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
868 {
869         unsigned int fault_flags = 0;
870         vm_fault_t ret;
871
872         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
873         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
874                 return -ENOENT;
875         if (*flags & FOLL_WRITE)
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
877         if (*flags & FOLL_REMOTE)
878                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
879         if (locked)
880                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
881         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
882                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
883         if (*flags & FOLL_TRIED) {
884                 /*
885                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
886                  * can co-exist
887                  */
888                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
889         }
890
891         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
892         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
893                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
894
895                 if (err)
896                         return err;
897                 BUG();
898         }
899
900         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
901                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
902                         *locked = 0;
903                 return -EBUSY;
904         }
905
906         /*
907          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
908          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
909          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
910          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
911          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
912          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
913          * reCOWed by userspace write).
914          */
915         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
916                 *flags |= FOLL_COW;
917         return 0;
918 }
919
920 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
921 {
922         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
923         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
924         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
925
926         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
927                 return -EFAULT;
928
929         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
930                 return -EFAULT;
931
932         if (write) {
933                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
934                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
935                                 return -EFAULT;
936                         /*
937                          * We used to let the write,force case do COW in a
938                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
939                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
940                          * executable, without corrupting the file (yet only
941                          * when that file had been opened for writing!).
942                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
943                          * just reject it.
944                          */
945                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
946                                 return -EFAULT;
947                 }
948         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
949                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
950                         return -EFAULT;
951                 /*
952                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
953                  * have VM_MAYREAD set?
954                  */
955                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
956                         return -EFAULT;
957         }
958         /*
959          * gups are always data accesses, not instruction
960          * fetches, so execute=false here
961          */
962         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
963                 return -EFAULT;
964         return 0;
965 }
966
967 /**
968  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
969  * @mm:         mm_struct of target mm
970  * @start:      starting user address
971  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
972  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
973  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
974  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
975  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
976  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
977  *              Or NULL if the caller does not require them.
978  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
979  *
980  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
981  * number requested), or an error. Details about the return value:
982  *
983  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
984  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
985  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
986  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
987  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
988  *
989  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
990  *
991  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
992  *
993  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
994  *
995  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
996  * each struct page that each user address corresponds to at a given
997  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
998  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
999  *
1000  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1001  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1002  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1003  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1004  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1005  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1006  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1007  * locks can't be held over the syscall boundary.
1008  *
1009  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1010  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1011  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1012  * before put_page is called.
1013  *
1014  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1015  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1016  * have FOLL_NOWAIT.
1017  *
1018  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1019  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1020  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1021  * reading or writing and will not be released.
1022  *
1023  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1024  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1025  * you need some special @gup_flags.
1026  */
1027 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1028                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1029                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1030                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1031 {
1032         long ret = 0, i = 0;
1033         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1034         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1035
1036         if (!nr_pages)
1037                 return 0;
1038
1039         start = untagged_addr(start);
1040
1041         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1042
1043         /*
1044          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1045          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1046          * using the address space
1047          */
1048         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1049                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1050
1051         do {
1052                 struct page *page;
1053                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1054                 unsigned int page_increm;
1055
1056                 /* first iteration or cross vma bound */
1057                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1058                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1059                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1060                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1061                                                 gup_flags, &vma,
1062                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1063                                 if (ret)
1064                                         goto out;
1065                                 ctx.page_mask = 0;
1066                                 goto next_page;
1067                         }
1068
1069                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1070                                 ret = -EFAULT;
1071                                 goto out;
1072                         }
1073                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1074                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1075                                                 &start, &nr_pages, i,
1076                                                 gup_flags, locked);
1077                                 if (locked && *locked == 0) {
1078                                         /*
1079                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1080                                          * and we've lost mmap_lock.
1081                                          * We must stop here.
1082                                          */
1083                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1084                                         BUG_ON(ret != 0);
1085                                         goto out;
1086                                 }
1087                                 continue;
1088                         }
1089                 }
1090 retry:
1091                 /*
1092                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1093                  * potentially allocating memory.
1094                  */
1095                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1096                         ret = -EINTR;
1097                         goto out;
1098                 }
1099                 cond_resched();
1100
1101                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1102                 if (!page) {
1103                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1104                         switch (ret) {
1105                         case 0:
1106                                 goto retry;
1107                         case -EBUSY:
1108                                 ret = 0;
1109                                 fallthrough;
1110                         case -EFAULT:
1111                         case -ENOMEM:
1112                         case -EHWPOISON:
1113                                 goto out;
1114                         case -ENOENT:
1115                                 goto next_page;
1116                         }
1117                         BUG();
1118                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1119                         /*
1120                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1121                          * struct page.
1122                          */
1123                         goto next_page;
1124                 } else if (IS_ERR(page)) {
1125                         ret = PTR_ERR(page);
1126                         goto out;
1127                 }
1128                 if (pages) {
1129                         pages[i] = page;
1130                         flush_anon_page(vma, page, start);
1131                         flush_dcache_page(page);
1132                         ctx.page_mask = 0;
1133                 }
1134 next_page:
1135                 if (vmas) {
1136                         vmas[i] = vma;
1137                         ctx.page_mask = 0;
1138                 }
1139                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1140                 if (page_increm > nr_pages)
1141                         page_increm = nr_pages;
1142                 i += page_increm;
1143                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1144                 nr_pages -= page_increm;
1145         } while (nr_pages);
1146 out:
1147         if (ctx.pgmap)
1148                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1149         return i ? i : ret;
1150 }
1151
1152 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1153                               unsigned int fault_flags)
1154 {
1155         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1156         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1157         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1158
1159         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1160                 return false;
1161
1162         /*
1163          * The architecture might have a hardware protection
1164          * mechanism other than read/write that can deny access.
1165          *
1166          * gup always represents data access, not instruction
1167          * fetches, so execute=false here:
1168          */
1169         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1170                 return false;
1171
1172         return true;
1173 }
1174
1175 /**
1176  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1177  * @mm:         mm_struct of target mm
1178  * @address:    user address
1179  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1180  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1181  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1182  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1183  *
1184  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1185  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1186  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1187  * trying again.
1188  *
1189  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1190  *
1191  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1192  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1193  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1194  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1195  *
1196  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1197  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1198  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1199  * succeed.
1200  *
1201  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1202  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1203  */
1204 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1205                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1206                      bool *unlocked)
1207 {
1208         struct vm_area_struct *vma;
1209         vm_fault_t ret, major = 0;
1210
1211         address = untagged_addr(address);
1212
1213         if (unlocked)
1214                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1215
1216 retry:
1217         vma = find_extend_vma(mm, address);
1218         if (!vma || address < vma->vm_start)
1219                 return -EFAULT;
1220
1221         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1222                 return -EFAULT;
1223
1224         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1225             fatal_signal_pending(current))
1226                 return -EINTR;
1227
1228         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1229         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1230         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1231                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1232
1233                 if (err)
1234                         return err;
1235                 BUG();
1236         }
1237
1238         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1239                 mmap_read_lock(mm);
1240                 *unlocked = true;
1241                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1242                 goto retry;
1243         }
1244
1245         return 0;
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1248
1249 /*
1250  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1251  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1252  */
1253 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1254                                                 unsigned long start,
1255                                                 unsigned long nr_pages,
1256                                                 struct page **pages,
1257                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1258                                                 int *locked,
1259                                                 unsigned int flags)
1260 {
1261         long ret, pages_done;
1262         bool lock_dropped;
1263
1264         if (locked) {
1265                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1266                 BUG_ON(vmas);
1267                 /* check caller initialized locked */
1268                 BUG_ON(*locked != 1);
1269         }
1270
1271         if (flags & FOLL_PIN)
1272                 atomic_set(&mm->has_pinned, 1);
1273
1274         /*
1275          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1276          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1277          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1278          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1279          *
1280          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1281          * that here, as any failures will be obvious enough.
1282          */
1283         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1284                 flags |= FOLL_GET;
1285
1286         pages_done = 0;
1287         lock_dropped = false;
1288         for (;;) {
1289                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1290                                        vmas, locked);
1291                 if (!locked)
1292                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1293                         return ret;
1294
1295                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1296                 if (!*locked) {
1297                         BUG_ON(ret < 0);
1298                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1299                 }
1300
1301                 if (ret > 0) {
1302                         nr_pages -= ret;
1303                         pages_done += ret;
1304                         if (!nr_pages)
1305                                 break;
1306                 }
1307                 if (*locked) {
1308                         /*
1309                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1310                          * FOLL_NOWAIT.
1311                          */
1312                         if (!pages_done)
1313                                 pages_done = ret;
1314                         break;
1315                 }
1316                 /*
1317                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1318                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1319                  */
1320                 if (likely(pages))
1321                         pages += ret;
1322                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1323                 lock_dropped = true;
1324
1325 retry:
1326                 /*
1327                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1328                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1329                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1330                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1331                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1332                  */
1333
1334                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1335                         if (!pages_done)
1336                                 pages_done = -EINTR;
1337                         break;
1338                 }
1339
1340                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1341                 if (ret) {
1342                         BUG_ON(ret > 0);
1343                         if (!pages_done)
1344                                 pages_done = ret;
1345                         break;
1346                 }
1347
1348                 *locked = 1;
1349                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1350                                        pages, NULL, locked);
1351                 if (!*locked) {
1352                         /* Continue to retry until we succeeded */
1353                         BUG_ON(ret != 0);
1354                         goto retry;
1355                 }
1356                 if (ret != 1) {
1357                         BUG_ON(ret > 1);
1358                         if (!pages_done)
1359                                 pages_done = ret;
1360                         break;
1361                 }
1362                 nr_pages--;
1363                 pages_done++;
1364                 if (!nr_pages)
1365                         break;
1366                 if (likely(pages))
1367                         pages++;
1368                 start += PAGE_SIZE;
1369         }
1370         if (lock_dropped && *locked) {
1371                 /*
1372                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1373                  * and so the critical section protected by it was lost.
1374                  */
1375                 mmap_read_unlock(mm);
1376                 *locked = 0;
1377         }
1378         return pages_done;
1379 }
1380
1381 /**
1382  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1383  * @vma:   target vma
1384  * @start: start address
1385  * @end:   end address
1386  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1387  *
1388  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1389  *
1390  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1391  * code on error.
1392  *
1393  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1394  *
1395  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1396  * be unperturbed.
1397  *
1398  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1399  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1400  */
1401 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1402                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1403 {
1404         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1405         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1406         int gup_flags;
1407
1408         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1409         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1410         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1411         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1412         mmap_assert_locked(mm);
1413
1414         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1415         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1416                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1417         /*
1418          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1419          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1420          * and we would not want to dirty them for nothing.
1421          */
1422         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1423                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1424
1425         /*
1426          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1427          * other than PROT_NONE.
1428          */
1429         if (vma_is_accessible(vma))
1430                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1431
1432         /*
1433          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1434          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1435          */
1436         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1437                                 NULL, NULL, locked);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1442  *
1443  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1444  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1445  * mmap_lock must not be held.
1446  */
1447 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1448 {
1449         struct mm_struct *mm = current->mm;
1450         unsigned long end, nstart, nend;
1451         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1452         int locked = 0;
1453         long ret = 0;
1454
1455         end = start + len;
1456
1457         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1458                 /*
1459                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1460                  * Find first corresponding VMA.
1461                  */
1462                 if (!locked) {
1463                         locked = 1;
1464                         mmap_read_lock(mm);
1465                         vma = find_vma(mm, nstart);
1466                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1467                         vma = vma->vm_next;
1468                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1469                         break;
1470                 /*
1471                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1472                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1473                  */
1474                 nend = min(end, vma->vm_end);
1475                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1476                         continue;
1477                 if (nstart < vma->vm_start)
1478                         nstart = vma->vm_start;
1479                 /*
1480                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1481                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1482                  * if the vma was already munlocked.
1483                  */
1484                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1485                 if (ret < 0) {
1486                         if (ignore_errors) {
1487                                 ret = 0;
1488                                 continue;       /* continue at next VMA */
1489                         }
1490                         break;
1491                 }
1492                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1493                 ret = 0;
1494         }
1495         if (locked)
1496                 mmap_read_unlock(mm);
1497         return ret;     /* 0 or negative error code */
1498 }
1499 #else /* CONFIG_MMU */
1500 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1501                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1502                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1503                 unsigned int foll_flags)
1504 {
1505         struct vm_area_struct *vma;
1506         unsigned long vm_flags;
1507         int i;
1508
1509         /* calculate required read or write permissions.
1510          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1511          */
1512         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1513                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1514         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1515                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1516
1517         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1518                 vma = find_vma(mm, start);
1519                 if (!vma)
1520                         goto finish_or_fault;
1521
1522                 /* protect what we can, including chardevs */
1523                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1524                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1525                         goto finish_or_fault;
1526
1527                 if (pages) {
1528                         pages[i] = virt_to_page(start);
1529                         if (pages[i])
1530                                 get_page(pages[i]);
1531                 }
1532                 if (vmas)
1533                         vmas[i] = vma;
1534                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1535         }
1536
1537         return i;
1538
1539 finish_or_fault:
1540         return i ? : -EFAULT;
1541 }
1542 #endif /* !CONFIG_MMU */
1543
1544 /**
1545  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1546  * @addr: user address
1547  *
1548  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1549  * to be freed afterwards by put_page().
1550  *
1551  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1552  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1553  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1554  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1555  *
1556  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1557  */
1558 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1559 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1560 {
1561         struct mm_struct *mm = current->mm;
1562         struct page *page;
1563         int locked = 1;
1564         int ret;
1565
1566         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1567                 return NULL;
1568         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1569                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1570         if (locked)
1571                 mmap_read_unlock(mm);
1572         return (ret == 1) ? page : NULL;
1573 }
1574 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1575
1576 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1577 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1578 {
1579         long i;
1580         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1581
1582         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1583                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1584
1585                 if (vma == vma_prev)
1586                         continue;
1587
1588                 vma_prev = vma;
1589
1590                 if (vma_is_fsdax(vma))
1591                         return true;
1592         }
1593         return false;
1594 }
1595
1596 #ifdef CONFIG_CMA
1597 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1598                                         unsigned long start,
1599                                         unsigned long nr_pages,
1600                                         struct page **pages,
1601                                         struct vm_area_struct **vmas,
1602                                         unsigned int gup_flags)
1603 {
1604         unsigned long i, isolation_error_count;
1605         bool drain_allow;
1606         LIST_HEAD(cma_page_list);
1607         long ret = nr_pages;
1608         struct page *prev_head, *head;
1609         struct migration_target_control mtc = {
1610                 .nid = NUMA_NO_NODE,
1611                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_NOWARN,
1612         };
1613
1614 check_again:
1615         prev_head = NULL;
1616         isolation_error_count = 0;
1617         drain_allow = true;
1618         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1619                 head = compound_head(pages[i]);
1620                 if (head == prev_head)
1621                         continue;
1622                 prev_head = head;
1623                 /*
1624                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1625                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1626                  * of the CMA zone if possible.
1627                  */
1628                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1629                         if (PageHuge(head)) {
1630                                 if (isolate_hugetlb(head, &cma_page_list))
1631                                         isolation_error_count++;
1632                         } else {
1633                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1634                                         lru_add_drain_all();
1635                                         drain_allow = false;
1636                                 }
1637
1638                                 if (isolate_lru_page(head)) {
1639                                         isolation_error_count++;
1640                                         continue;
1641                                 }
1642                                 list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1643                                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1644                                                     NR_ISOLATED_ANON +
1645                                                     page_is_file_lru(head),
1646                                                     thp_nr_pages(head));
1647                         }
1648                 }
1649         }
1650
1651         /*
1652          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1653          * in the correct zone.
1654          */
1655         if (list_empty(&cma_page_list) && !isolation_error_count)
1656                 return ret;
1657
1658         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1659                 /*
1660                  * drop the above get_user_pages reference.
1661                  */
1662                 if (gup_flags & FOLL_PIN)
1663                         unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1664                 else
1665                         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1666                                 put_page(pages[i]);
1667
1668                 ret = migrate_pages(&cma_page_list, alloc_migration_target,
1669                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1670                                     MR_CONTIG_RANGE);
1671                 if (ret) {
1672                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1673                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1674                         return ret > 0 ? -ENOMEM : ret;
1675                 }
1676
1677                 /* We unpinned pages before migration, pin them again */
1678                 ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1679                                               NULL, gup_flags);
1680                 if (ret <= 0)
1681                         return ret;
1682                 nr_pages = ret;
1683         }
1684
1685         /*
1686          * check again because pages were unpinned, and we also might have
1687          * had isolation errors and need more pages to migrate.
1688          */
1689         goto check_again;
1690 }
1691 #else
1692 static long check_and_migrate_cma_pages(struct mm_struct *mm,
1693                                         unsigned long start,
1694                                         unsigned long nr_pages,
1695                                         struct page **pages,
1696                                         struct vm_area_struct **vmas,
1697                                         unsigned int gup_flags)
1698 {
1699         return nr_pages;
1700 }
1701 #endif /* CONFIG_CMA */
1702
1703 /*
1704  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1705  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1706  */
1707 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1708                                   unsigned long start,
1709                                   unsigned long nr_pages,
1710                                   struct page **pages,
1711                                   struct vm_area_struct **vmas,
1712                                   unsigned int gup_flags)
1713 {
1714         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1715         unsigned long flags = 0;
1716         long rc, i;
1717
1718         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1719                 if (!pages)
1720                         return -EINVAL;
1721
1722                 if (!vmas_tmp) {
1723                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1724                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1725                                            GFP_KERNEL);
1726                         if (!vmas_tmp)
1727                                 return -ENOMEM;
1728                 }
1729                 flags = memalloc_nocma_save();
1730         }
1731
1732         rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1733                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1734
1735         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1736                 if (rc < 0)
1737                         goto out;
1738
1739                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1740                         if (gup_flags & FOLL_PIN)
1741                                 unpin_user_pages(pages, rc);
1742                         else
1743                                 for (i = 0; i < rc; i++)
1744                                         put_page(pages[i]);
1745                         rc = -EOPNOTSUPP;
1746                         goto out;
1747                 }
1748
1749                 rc = check_and_migrate_cma_pages(mm, start, rc, pages,
1750                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1751 out:
1752                 memalloc_nocma_restore(flags);
1753         }
1754
1755         if (vmas_tmp != vmas)
1756                 kfree(vmas_tmp);
1757         return rc;
1758 }
1759 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1760 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1761                                                   unsigned long start,
1762                                                   unsigned long nr_pages,
1763                                                   struct page **pages,
1764                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1765                                                   unsigned int flags)
1766 {
1767         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1768                                        NULL, flags);
1769 }
1770 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1771
1772 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1773 {
1774         /*
1775          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1776          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1777          */
1778         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1779                 return false;
1780         /*
1781          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1782          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1783          * FOLL_PIN.
1784          */
1785         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1786                 return false;
1787
1788         return true;
1789 }
1790
1791 #ifdef CONFIG_MMU
1792 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1793                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1794                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1795                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1796 {
1797         /*
1798          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1799          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1800          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1801          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1802          * allow what we can.
1803          */
1804         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1805                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1806                         return -EINVAL;
1807                 /*
1808                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1809                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1810                  */
1811                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1812                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1813                                              FOLL_REMOTE);
1814         }
1815
1816         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1817                                        locked,
1818                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1819 }
1820
1821 /**
1822  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1823  * @mm:         mm_struct of target mm
1824  * @start:      starting user address
1825  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1826  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1827  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1828  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1829  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1830  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1831  *              Or NULL if the caller does not require them.
1832  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1833  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1834  *              utilised. Lock must initially be held.
1835  *
1836  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1837  * number requested), or an error. Details about the return value:
1838  *
1839  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1840  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1841  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1842  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1843  *
1844  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1845  *
1846  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1847  *
1848  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1849  *
1850  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1851  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1852  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1853  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1854  *
1855  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1856  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1857  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1858  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1859  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1860  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1861  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1862  * locks can't be held over the syscall boundary.
1863  *
1864  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1865  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1866  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1867  *
1868  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1869  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1870  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1871  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1872  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1873  *
1874  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1875  *
1876  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1877  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1878  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1879  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1880  */
1881 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1882                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1883                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1884                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1885 {
1886         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1887                 return -EINVAL;
1888
1889         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1890                                        pages, vmas, locked);
1891 }
1892 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1893
1894 #else /* CONFIG_MMU */
1895 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1896                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1897                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1898                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1899 {
1900         return 0;
1901 }
1902
1903 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1904                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1905                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1906                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1907 {
1908         return 0;
1909 }
1910 #endif /* !CONFIG_MMU */
1911
1912 /**
1913  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1914  * @start:      starting user address
1915  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1916  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1917  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1918  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1919  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1920  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1921  *              Or NULL if the caller does not require them.
1922  *
1923  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
1924  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
1925  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
1926  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
1927  */
1928 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1929                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1930                 struct vm_area_struct **vmas)
1931 {
1932         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
1933                 return -EINVAL;
1934
1935         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
1936                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1937 }
1938 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1939
1940 /**
1941  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1942  *
1943  *      mmap_read_lock(mm);
1944  *      do_something()
1945  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
1946  *      mmap_read_unlock(mm);
1947  *
1948  *  to:
1949  *
1950  *      int locked = 1;
1951  *      mmap_read_lock(mm);
1952  *      do_something()
1953  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
1954  *      if (locked)
1955  *          mmap_read_unlock(mm);
1956  *
1957  * @start:      starting user address
1958  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1959  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1960  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1961  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1962  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1963  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1964  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1965  *              utilised. Lock must initially be held.
1966  *
1967  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1968  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1969  * get_user_pages_unlocked().
1970  *
1971  */
1972 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1973                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1974                            int *locked)
1975 {
1976         /*
1977          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1978          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1979          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1980          * disallow this option for now.
1981          */
1982         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1983                 return -EINVAL;
1984         /*
1985          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1986          * never directly by the caller, so enforce that:
1987          */
1988         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1989                 return -EINVAL;
1990
1991         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
1992                                        pages, NULL, locked,
1993                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1994 }
1995 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1996
1997 /*
1998  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1999  *
2000  *      mmap_read_lock(mm);
2001  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2002  *      mmap_read_unlock(mm);
2003  *
2004  *  with:
2005  *
2006  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2007  *
2008  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2009  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2010  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2011  */
2012 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2013                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2014 {
2015         struct mm_struct *mm = current->mm;
2016         int locked = 1;
2017         long ret;
2018
2019         /*
2020          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2021          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2022          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2023          * disallow this option for now.
2024          */
2025         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2026                 return -EINVAL;
2027
2028         mmap_read_lock(mm);
2029         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2030                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2031         if (locked)
2032                 mmap_read_unlock(mm);
2033         return ret;
2034 }
2035 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2036
2037 /*
2038  * Fast GUP
2039  *
2040  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2041  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2042  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2043  * block any THP splits.
2044  *
2045  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2046  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2047  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2048  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2049  *
2050  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2051  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2052  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2053  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2054  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2055  *
2056  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2057  * are currently made:
2058  *
2059  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2060  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2061  *
2062  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2063  *
2064  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2065  *
2066  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2067  *
2068  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2069  */
2070 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2071 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2072
2073 /*
2074  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2075  *
2076  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2077  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2078  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2079  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2080  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2081  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2082  * that we are blocking by holding interrupts off.
2083  *
2084  * Setting ptes from not present to present goes:
2085  *
2086  *   ptep->pte_high = h;
2087  *   smp_wmb();
2088  *   ptep->pte_low = l;
2089  *
2090  * And present to not present goes:
2091  *
2092  *   ptep->pte_low = 0;
2093  *   smp_wmb();
2094  *   ptep->pte_high = 0;
2095  *
2096  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2097  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2098  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2099  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2100  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2101  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2102  * operates on present ptes we're safe.
2103  */
2104 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2105 {
2106         pte_t pte;
2107
2108         do {
2109                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2110                 smp_rmb();
2111                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2112                 smp_rmb();
2113         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2114
2115         return pte;
2116 }
2117 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2118 /*
2119  * We require that the PTE can be read atomically.
2120  */
2121 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2122 {
2123         return ptep_get(ptep);
2124 }
2125 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2126
2127 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2128                                             unsigned int flags,
2129                                             struct page **pages)
2130 {
2131         while ((*nr) - nr_start) {
2132                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2133
2134                 ClearPageReferenced(page);
2135                 if (flags & FOLL_PIN)
2136                         unpin_user_page(page);
2137                 else
2138                         put_page(page);
2139         }
2140 }
2141
2142 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2143 /*
2144  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2145  * operations.
2146  *
2147  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2148  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2149  *
2150  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2151  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2152  * is pinned.
2153  *
2154  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2155  *
2156  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2157  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2158  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2159  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2160  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2161  */
2162 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2163                          unsigned long end, unsigned int flags,
2164                          struct page **pages, int *nr)
2165 {
2166         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2167         int nr_start = *nr, ret = 0;
2168         pte_t *ptep, *ptem;
2169
2170         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2171         do {
2172                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2173                 struct page *head, *page;
2174
2175                 /*
2176                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2177                  * path using the pte_protnone check.
2178                  */
2179                 if (pte_protnone(pte))
2180                         goto pte_unmap;
2181
2182                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2183                         goto pte_unmap;
2184
2185                 if (pte_devmap(pte)) {
2186                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2187                                 goto pte_unmap;
2188
2189                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2190                         if (unlikely(!pgmap)) {
2191                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2192                                 goto pte_unmap;
2193                         }
2194                 } else if (pte_special(pte))
2195                         goto pte_unmap;
2196
2197                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2198                 page = pte_page(pte);
2199
2200                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2201                 if (!head)
2202                         goto pte_unmap;
2203
2204                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2205                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2206                         put_compound_head(head, 1, flags);
2207                         goto pte_unmap;
2208                 }
2209
2210                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2211
2212                 /*
2213                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2214                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2215                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2216                  * details.
2217                  */
2218                 if (flags & FOLL_PIN) {
2219                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2220                         if (ret) {
2221                                 unpin_user_page(page);
2222                                 goto pte_unmap;
2223                         }
2224                 }
2225                 SetPageReferenced(page);
2226                 pages[*nr] = page;
2227                 (*nr)++;
2228
2229         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2230
2231         ret = 1;
2232
2233 pte_unmap:
2234         if (pgmap)
2235                 put_dev_pagemap(pgmap);
2236         pte_unmap(ptem);
2237         return ret;
2238 }
2239 #else
2240
2241 /*
2242  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2243  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2244  * to be special.
2245  *
2246  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2247  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2248  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2249  */
2250 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2251                          unsigned long end, unsigned int flags,
2252                          struct page **pages, int *nr)
2253 {
2254         return 0;
2255 }
2256 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2257
2258 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2259 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2260                              unsigned long end, unsigned int flags,
2261                              struct page **pages, int *nr)
2262 {
2263         int nr_start = *nr;
2264         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2265
2266         do {
2267                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2268
2269                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2270                 if (unlikely(!pgmap)) {
2271                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2272                         return 0;
2273                 }
2274                 SetPageReferenced(page);
2275                 pages[*nr] = page;
2276                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2277                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2278                         return 0;
2279                 }
2280                 (*nr)++;
2281                 pfn++;
2282         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2283
2284         if (pgmap)
2285                 put_dev_pagemap(pgmap);
2286         return 1;
2287 }
2288
2289 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2290                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2291                                  struct page **pages, int *nr)
2292 {
2293         unsigned long fault_pfn;
2294         int nr_start = *nr;
2295
2296         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2297         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2298                 return 0;
2299
2300         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2301                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2302                 return 0;
2303         }
2304         return 1;
2305 }
2306
2307 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2308                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2309                                  struct page **pages, int *nr)
2310 {
2311         unsigned long fault_pfn;
2312         int nr_start = *nr;
2313
2314         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2315         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2316                 return 0;
2317
2318         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2319                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2320                 return 0;
2321         }
2322         return 1;
2323 }
2324 #else
2325 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2326                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2327                                  struct page **pages, int *nr)
2328 {
2329         BUILD_BUG();
2330         return 0;
2331 }
2332
2333 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2334                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2335                                  struct page **pages, int *nr)
2336 {
2337         BUILD_BUG();
2338         return 0;
2339 }
2340 #endif
2341
2342 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2343                            unsigned long end, struct page **pages)
2344 {
2345         int nr;
2346
2347         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2348                 pages[nr++] = page++;
2349
2350         return nr;
2351 }
2352
2353 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2354 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2355                                       unsigned long sz)
2356 {
2357         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2358         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2359 }
2360
2361 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2362                        unsigned long end, unsigned int flags,
2363                        struct page **pages, int *nr)
2364 {
2365         unsigned long pte_end;
2366         struct page *head, *page;
2367         pte_t pte;
2368         int refs;
2369
2370         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2371         if (pte_end < end)
2372                 end = pte_end;
2373
2374         pte = huge_ptep_get(ptep);
2375
2376         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2377                 return 0;
2378
2379         /* hugepages are never "special" */
2380         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2381
2382         head = pte_page(pte);
2383         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2384         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2385
2386         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2387         if (!head)
2388                 return 0;
2389
2390         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2391                 put_compound_head(head, refs, flags);
2392                 return 0;
2393         }
2394
2395         *nr += refs;
2396         SetPageReferenced(head);
2397         return 1;
2398 }
2399
2400 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2401                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2402                 struct page **pages, int *nr)
2403 {
2404         pte_t *ptep;
2405         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2406         unsigned long next;
2407
2408         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2409         do {
2410                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2411                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2412                         return 0;
2413         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2414
2415         return 1;
2416 }
2417 #else
2418 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2419                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2420                 struct page **pages, int *nr)
2421 {
2422         return 0;
2423 }
2424 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2425
2426 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2427                         unsigned long end, unsigned int flags,
2428                         struct page **pages, int *nr)
2429 {
2430         struct page *head, *page;
2431         int refs;
2432
2433         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2434                 return 0;
2435
2436         if (pmd_devmap(orig)) {
2437                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2438                         return 0;
2439                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2440                                              pages, nr);
2441         }
2442
2443         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2444         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2445
2446         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2447         if (!head)
2448                 return 0;
2449
2450         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2451                 put_compound_head(head, refs, flags);
2452                 return 0;
2453         }
2454
2455         *nr += refs;
2456         SetPageReferenced(head);
2457         return 1;
2458 }
2459
2460 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2461                         unsigned long end, unsigned int flags,
2462                         struct page **pages, int *nr)
2463 {
2464         struct page *head, *page;
2465         int refs;
2466
2467         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2468                 return 0;
2469
2470         if (pud_devmap(orig)) {
2471                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2472                         return 0;
2473                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2474                                              pages, nr);
2475         }
2476
2477         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2478         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2479
2480         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2481         if (!head)
2482                 return 0;
2483
2484         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2485                 put_compound_head(head, refs, flags);
2486                 return 0;
2487         }
2488
2489         *nr += refs;
2490         SetPageReferenced(head);
2491         return 1;
2492 }
2493
2494 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2495                         unsigned long end, unsigned int flags,
2496                         struct page **pages, int *nr)
2497 {
2498         int refs;
2499         struct page *head, *page;
2500
2501         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2502                 return 0;
2503
2504         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2505
2506         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2507         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2508
2509         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2510         if (!head)
2511                 return 0;
2512
2513         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2514                 put_compound_head(head, refs, flags);
2515                 return 0;
2516         }
2517
2518         *nr += refs;
2519         SetPageReferenced(head);
2520         return 1;
2521 }
2522
2523 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2524                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2525 {
2526         unsigned long next;
2527         pmd_t *pmdp;
2528
2529         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2530         do {
2531                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2532
2533                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2534                 if (!pmd_present(pmd))
2535                         return 0;
2536
2537                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2538                              pmd_devmap(pmd))) {
2539                         /*
2540                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2541                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2542                          * can be serialised against THP migration.
2543                          */
2544                         if (pmd_protnone(pmd))
2545                                 return 0;
2546
2547                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2548                                 pages, nr))
2549                                 return 0;
2550
2551                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2552                         /*
2553                          * architecture have different format for hugetlbfs
2554                          * pmd format and THP pmd format
2555                          */
2556                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2557                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2558                                 return 0;
2559                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
2560                         return 0;
2561         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2562
2563         return 1;
2564 }
2565
2566 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2567                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2568 {
2569         unsigned long next;
2570         pud_t *pudp;
2571
2572         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2573         do {
2574                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2575
2576                 next = pud_addr_end(addr, end);
2577                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2578                         return 0;
2579                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
2580                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2581                                           pages, nr))
2582                                 return 0;
2583                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2584                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2585                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2586                                 return 0;
2587                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2588                         return 0;
2589         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2590
2591         return 1;
2592 }
2593
2594 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2595                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2596 {
2597         unsigned long next;
2598         p4d_t *p4dp;
2599
2600         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2601         do {
2602                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2603
2604                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2605                 if (p4d_none(p4d))
2606                         return 0;
2607                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2608                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2609                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2610                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2611                                 return 0;
2612                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2613                         return 0;
2614         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2615
2616         return 1;
2617 }
2618
2619 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2620                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2621 {
2622         unsigned long next;
2623         pgd_t *pgdp;
2624
2625         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2626         do {
2627                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2628
2629                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2630                 if (pgd_none(pgd))
2631                         return;
2632                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2633                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2634                                           pages, nr))
2635                                 return;
2636                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2637                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2638                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2639                                 return;
2640                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2641                         return;
2642         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2643 }
2644 #else
2645 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2646                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2647 {
2648 }
2649 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2650
2651 #ifndef gup_fast_permitted
2652 /*
2653  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2654  * we need to fall back to the slow version:
2655  */
2656 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2657 {
2658         return true;
2659 }
2660 #endif
2661
2662 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2663                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2664 {
2665         int ret;
2666
2667         /*
2668          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2669          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2670          */
2671         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2672                 mmap_read_lock(current->mm);
2673                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2674                                             start, nr_pages,
2675                                             pages, NULL, gup_flags);
2676                 mmap_read_unlock(current->mm);
2677         } else {
2678                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2679                                               pages, gup_flags);
2680         }
2681
2682         return ret;
2683 }
2684
2685 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2686                                             unsigned long end,
2687                                             unsigned int gup_flags,
2688                                             struct page **pages)
2689 {
2690         unsigned long flags;
2691         int nr_pinned = 0;
2692         unsigned seq;
2693
2694         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2695             !gup_fast_permitted(start, end))
2696                 return 0;
2697
2698         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2699                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2700                 if (seq & 1)
2701                         return 0;
2702         }
2703
2704         /*
2705          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2706          * general purpose use of this routine.
2707          *
2708          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2709          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2710          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2711          *
2712          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2713          * that come from THPs splitting.
2714          */
2715         local_irq_save(flags);
2716         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2717         local_irq_restore(flags);
2718
2719         /*
2720          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2721          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2722          */
2723         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2724                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2725                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2726                         return 0;
2727                 }
2728         }
2729         return nr_pinned;
2730 }
2731
2732 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2733                                         unsigned long nr_pages,
2734                                         unsigned int gup_flags,
2735                                         struct page **pages)
2736 {
2737         unsigned long len, end;
2738         unsigned long nr_pinned;
2739         int ret;
2740
2741         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2742                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2743                                        FOLL_FAST_ONLY)))
2744                 return -EINVAL;
2745
2746         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2747                 atomic_set(&current->mm->has_pinned, 1);
2748
2749         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2750                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2751
2752         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2753         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2754         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2755                 return 0;
2756         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2757                 return -EFAULT;
2758
2759         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2760         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2761                 return nr_pinned;
2762
2763         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2764         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2765         pages += nr_pinned;
2766         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2767                                       pages);
2768         if (ret < 0) {
2769                 /*
2770                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2771                  * returning -errno is not an option
2772                  */
2773                 if (nr_pinned)
2774                         return nr_pinned;
2775                 return ret;
2776         }
2777         return ret + nr_pinned;
2778 }
2779
2780 /**
2781  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2782  * @start:      starting user address
2783  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2784  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2785  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2786  *              Should be at least nr_pages long.
2787  *
2788  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2789  * the regular GUP.
2790  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2791  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2792  *
2793  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2794  * pages pinned.
2795  *
2796  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2797  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2798  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2799  */
2800 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2801                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2802 {
2803         int nr_pinned;
2804         /*
2805          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2806          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2807          *
2808          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2809          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2810          */
2811         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2812
2813         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2814                                                  pages);
2815
2816         /*
2817          * As specified in the API description above, this routine is not
2818          * allowed to return negative values. However, the common core
2819          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2820          * Therefore, correct for that here:
2821          */
2822         if (nr_pinned < 0)
2823                 nr_pinned = 0;
2824
2825         return nr_pinned;
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2828
2829 /**
2830  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2831  * @start:      starting user address
2832  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2833  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2834  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2835  *              Should be at least nr_pages long.
2836  *
2837  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2838  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2839  * calling get_user_pages().
2840  *
2841  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2842  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2843  * -errno.
2844  */
2845 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2846                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2847 {
2848         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2849                 return -EINVAL;
2850
2851         /*
2852          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2853          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2854          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2855          * request.
2856          */
2857         gup_flags |= FOLL_GET;
2858         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2859 }
2860 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2861
2862 /**
2863  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2864  *
2865  * @start:      starting user address
2866  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2867  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2868  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2869  *              Should be at least nr_pages long.
2870  *
2871  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2872  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2873  * the arguments here are identical.
2874  *
2875  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2876  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2877  */
2878 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2879                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2880 {
2881         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2882         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2883                 return -EINVAL;
2884
2885         gup_flags |= FOLL_PIN;
2886         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2887 }
2888 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2889
2890 /*
2891  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2892  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2893  *
2894  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2895  */
2896 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2897                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2898 {
2899         int nr_pinned;
2900
2901         /*
2902          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2903          * rules require returning 0, rather than -errno:
2904          */
2905         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2906                 return 0;
2907         /*
2908          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2909          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2910          */
2911         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2912         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2913                                                  pages);
2914         /*
2915          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2916          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2917          * correct for that here:
2918          */
2919         if (nr_pinned < 0)
2920                 nr_pinned = 0;
2921
2922         return nr_pinned;
2923 }
2924 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2925
2926 /**
2927  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2928  *
2929  * @mm:         mm_struct of target mm
2930  * @start:      starting user address
2931  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2932  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2933  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2934  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2935  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2936  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2937  *              Or NULL if the caller does not require them.
2938  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2939  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2940  *              utilised. Lock must initially be held.
2941  *
2942  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2943  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2944  * the arguments here are identical.
2945  *
2946  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2947  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2948  */
2949 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2950                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2951                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2952                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2953 {
2954         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2955         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2956                 return -EINVAL;
2957
2958         gup_flags |= FOLL_PIN;
2959         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2960                                        pages, vmas, locked);
2961 }
2962 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2963
2964 /**
2965  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2966  *
2967  * @start:      starting user address
2968  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2969  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2970  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2971  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2972  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2973  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2974  *              Or NULL if the caller does not require them.
2975  *
2976  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2977  * FOLL_PIN is set.
2978  *
2979  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2980  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2981  */
2982 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2983                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2984                     struct vm_area_struct **vmas)
2985 {
2986         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2987         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2988                 return -EINVAL;
2989
2990         gup_flags |= FOLL_PIN;
2991         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2992                                      pages, vmas, gup_flags);
2993 }
2994 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
2995
2996 /*
2997  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
2998  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
2999  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3000  */
3001 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3002                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3003 {
3004         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3005         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3006                 return -EINVAL;
3007
3008         gup_flags |= FOLL_PIN;
3009         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3010 }
3011 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
3012
3013 /*
3014  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
3015  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
3016  * FOLL_GET.
3017  */
3018 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3019                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3020                            int *locked)
3021 {
3022         /*
3023          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
3024          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
3025          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
3026          * disallow this option for now.
3027          */
3028         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
3029                 return -EINVAL;
3030
3031         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3032         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3033                 return -EINVAL;
3034
3035         gup_flags |= FOLL_PIN;
3036         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3037                                        pages, NULL, locked,
3038                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3039 }
3040 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);