GNU Linux-libre 5.4.257-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/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 /**
33  * put_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
34  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
35  * @npages: number of pages in the @pages array.
36  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
37  *
38  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
39  * variants called on that page.
40  *
41  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
42  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
43  * listed as clean. In any case, releases all pages using put_user_page(),
44  * possibly via put_user_pages(), for the non-dirty case.
45  *
46  * Please see the put_user_page() documentation for details.
47  *
48  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
49  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
50  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
51  * set_page_dirty_lock(), put_user_page().
52  *
53  */
54 void put_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
55                                bool make_dirty)
56 {
57         unsigned long index;
58
59         /*
60          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
61          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
62          * single operation to the head page should suffice.
63          */
64
65         if (!make_dirty) {
66                 put_user_pages(pages, npages);
67                 return;
68         }
69
70         for (index = 0; index < npages; index++) {
71                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
72                 /*
73                  * Checking PageDirty at this point may race with
74                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
75                  * cases:
76                  *
77                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
78                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
79                  * because clear_page_dirty_for_io() called
80                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
81                  * However, now the page is going to get written back,
82                  * which meets the original intention of setting it
83                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
84                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
85                  * back.
86                  *
87                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
88                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
89                  * written back, so it gets written back again in the
90                  * next writeback cycle. This is harmless.
91                  */
92                 if (!PageDirty(page))
93                         set_page_dirty_lock(page);
94                 put_user_page(page);
95         }
96 }
97 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty_lock);
98
99 /**
100  * put_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
101  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
102  * @npages: number of pages in the @pages array.
103  *
104  * For each page in the @pages array, release the page using put_user_page().
105  *
106  * Please see the put_user_page() documentation for details.
107  */
108 void put_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
109 {
110         unsigned long index;
111
112         /*
113          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
114          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
115          * single operation to the head page should suffice.
116          */
117         for (index = 0; index < npages; index++)
118                 put_user_page(pages[index]);
119 }
120 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages);
121
122 #ifdef CONFIG_MMU
123 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
124                 unsigned int flags)
125 {
126         /*
127          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
128          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
129          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
130          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
131          * But we can only make this optimization where a hole would surely
132          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
133          */
134         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
135                 return ERR_PTR(-EFAULT);
136         return NULL;
137 }
138
139 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
140                 pte_t *pte, unsigned int flags)
141 {
142         /* No page to get reference */
143         if (flags & FOLL_GET)
144                 return -EFAULT;
145
146         if (flags & FOLL_TOUCH) {
147                 pte_t entry = *pte;
148
149                 if (flags & FOLL_WRITE)
150                         entry = pte_mkdirty(entry);
151                 entry = pte_mkyoung(entry);
152
153                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
154                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
155                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
156                 }
157         }
158
159         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
160         return -EEXIST;
161 }
162
163 /*
164  * FOLL_FORCE or a forced COW break can write even to unwritable pte's,
165  * but only after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
166  */
167 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
168 {
169         return pte_write(pte) || ((flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
170 }
171
172 /*
173  * A (separate) COW fault might break the page the other way and
174  * get_user_pages() would return the page from what is now the wrong
175  * VM. So we need to force a COW break at GUP time even for reads.
176  */
177 static inline bool should_force_cow_break(struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags)
178 {
179         return is_cow_mapping(vma->vm_flags) && (flags & FOLL_GET);
180 }
181
182 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
183                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
184                 struct dev_pagemap **pgmap)
185 {
186         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
187         struct page *page;
188         spinlock_t *ptl;
189         pte_t *ptep, pte;
190
191         /*
192          * Considering PTE level hugetlb, like continuous-PTE hugetlb on
193          * ARM64 architecture.
194          */
195         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
196                 page = follow_huge_pmd_pte(vma, address, flags);
197                 if (page)
198                         return page;
199                 return no_page_table(vma, flags);
200         }
201
202 retry:
203         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
204                 return no_page_table(vma, flags);
205
206         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
207         pte = *ptep;
208         if (!pte_present(pte)) {
209                 swp_entry_t entry;
210                 /*
211                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
212                  * even while it is being migrated, so for that case we
213                  * need migration_entry_wait().
214                  */
215                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
216                         goto no_page;
217                 if (pte_none(pte))
218                         goto no_page;
219                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
220                 if (!is_migration_entry(entry))
221                         goto no_page;
222                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
223                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
224                 goto retry;
225         }
226         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
227                 goto no_page;
228         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
229                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
230                 return NULL;
231         }
232
233         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
234         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
235                 /*
236                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
237                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
238                  */
239                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
240                 if (*pgmap)
241                         page = pte_page(pte);
242                 else
243                         goto no_page;
244         } else if (unlikely(!page)) {
245                 if (flags & FOLL_DUMP) {
246                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
247                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
248                         goto out;
249                 }
250
251                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
252                         page = pte_page(pte);
253                 } else {
254                         int ret;
255
256                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
257                         page = ERR_PTR(ret);
258                         goto out;
259                 }
260         }
261
262         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
263                 int ret;
264                 get_page(page);
265                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
266                 lock_page(page);
267                 ret = split_huge_page(page);
268                 unlock_page(page);
269                 put_page(page);
270                 if (ret)
271                         return ERR_PTR(ret);
272                 goto retry;
273         }
274
275         if (flags & FOLL_GET) {
276                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
277                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
278                         goto out;
279                 }
280         }
281         if (flags & FOLL_TOUCH) {
282                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
283                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
284                         set_page_dirty(page);
285                 /*
286                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
287                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
288                  * mark_page_accessed().
289                  */
290                 mark_page_accessed(page);
291         }
292         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
293                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
294                 if (PageTransCompound(page))
295                         goto out;
296
297                 /*
298                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
299                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
300                  * which might bounce very badly if there is contention.
301                  *
302                  * If the page is already locked, we don't need to
303                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
304                  * when it attempts to reclaim the page.
305                  */
306                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
307                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
308                         /*
309                          * Because we lock page here, and migration is
310                          * blocked by the pte's page reference, and we
311                          * know the page is still mapped, we don't even
312                          * need to check for file-cache page truncation.
313                          */
314                         mlock_vma_page(page);
315                         unlock_page(page);
316                 }
317         }
318 out:
319         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
320         return page;
321 no_page:
322         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
323         if (!pte_none(pte))
324                 return NULL;
325         return no_page_table(vma, flags);
326 }
327
328 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
329                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
330                                     unsigned int flags,
331                                     struct follow_page_context *ctx)
332 {
333         pmd_t *pmd, pmdval;
334         spinlock_t *ptl;
335         struct page *page;
336         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
337
338         pmd = pmd_offset(pudp, address);
339         /*
340          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
341          * on the stack so that it will stop changing under the code.
342          */
343         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
344         if (pmd_none(pmdval))
345                 return no_page_table(vma, flags);
346         if (pmd_huge(pmdval) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
347                 page = follow_huge_pmd_pte(vma, address, flags);
348                 if (page)
349                         return page;
350                 return no_page_table(vma, flags);
351         }
352         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
353                 page = follow_huge_pd(vma, address,
354                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
355                                       PMD_SHIFT);
356                 if (page)
357                         return page;
358                 return no_page_table(vma, flags);
359         }
360 retry:
361         if (!pmd_present(pmdval)) {
362                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
363                         return no_page_table(vma, flags);
364                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
365                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
366                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
367                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
368                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
369                 /*
370                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
371                  * mmap_sem is held in read mode
372                  */
373                 if (pmd_none(pmdval))
374                         return no_page_table(vma, flags);
375                 goto retry;
376         }
377         if (pmd_devmap(pmdval)) {
378                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
379                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
380                 spin_unlock(ptl);
381                 if (page)
382                         return page;
383         }
384         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
385                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
386
387         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
388                 return no_page_table(vma, flags);
389
390 retry_locked:
391         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
392         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
393                 spin_unlock(ptl);
394                 return no_page_table(vma, flags);
395         }
396         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
397                 spin_unlock(ptl);
398                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
399                         return no_page_table(vma, flags);
400                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
401                 goto retry_locked;
402         }
403         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
404                 spin_unlock(ptl);
405                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
406         }
407         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
408                 int ret;
409                 page = pmd_page(*pmd);
410                 if (is_huge_zero_page(page)) {
411                         spin_unlock(ptl);
412                         ret = 0;
413                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
414                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
415                                 ret = -EBUSY;
416                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
417                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
418                                 spin_unlock(ptl);
419                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
420                         }
421                         spin_unlock(ptl);
422                         lock_page(page);
423                         ret = split_huge_page(page);
424                         unlock_page(page);
425                         put_page(page);
426                         if (pmd_none(*pmd))
427                                 return no_page_table(vma, flags);
428                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
429                         spin_unlock(ptl);
430                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
431                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
432                 }
433
434                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
435                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
436         }
437         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
438         spin_unlock(ptl);
439         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
440         return page;
441 }
442
443 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
444                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
445                                     unsigned int flags,
446                                     struct follow_page_context *ctx)
447 {
448         pud_t *pud;
449         spinlock_t *ptl;
450         struct page *page;
451         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
452
453         pud = pud_offset(p4dp, address);
454         if (pud_none(*pud))
455                 return no_page_table(vma, flags);
456         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
457                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
458                 if (page)
459                         return page;
460                 return no_page_table(vma, flags);
461         }
462         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
463                 page = follow_huge_pd(vma, address,
464                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
465                                       PUD_SHIFT);
466                 if (page)
467                         return page;
468                 return no_page_table(vma, flags);
469         }
470         if (pud_devmap(*pud)) {
471                 ptl = pud_lock(mm, pud);
472                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
473                 spin_unlock(ptl);
474                 if (page)
475                         return page;
476         }
477         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
478                 return no_page_table(vma, flags);
479
480         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
481 }
482
483 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
484                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
485                                     unsigned int flags,
486                                     struct follow_page_context *ctx)
487 {
488         p4d_t *p4d;
489         struct page *page;
490
491         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
492         if (p4d_none(*p4d))
493                 return no_page_table(vma, flags);
494         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
495         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
496                 return no_page_table(vma, flags);
497
498         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
499                 page = follow_huge_pd(vma, address,
500                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
501                                       P4D_SHIFT);
502                 if (page)
503                         return page;
504                 return no_page_table(vma, flags);
505         }
506         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
507 }
508
509 /**
510  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
511  * @vma: vm_area_struct mapping @address
512  * @address: virtual address to look up
513  * @flags: flags modifying lookup behaviour
514  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
515  *       pointer to output page_mask
516  *
517  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
518  *
519  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
520  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
521  *
522  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
523  *
524  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
525  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
526  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
527  */
528 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
529                               unsigned long address, unsigned int flags,
530                               struct follow_page_context *ctx)
531 {
532         pgd_t *pgd;
533         struct page *page;
534         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
535
536         ctx->page_mask = 0;
537
538         /* make this handle hugepd */
539         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
540         if (!IS_ERR(page)) {
541                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
542                 return page;
543         }
544
545         pgd = pgd_offset(mm, address);
546
547         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
548                 return no_page_table(vma, flags);
549
550         if (pgd_huge(*pgd)) {
551                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
552                 if (page)
553                         return page;
554                 return no_page_table(vma, flags);
555         }
556         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
557                 page = follow_huge_pd(vma, address,
558                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
559                                       PGDIR_SHIFT);
560                 if (page)
561                         return page;
562                 return no_page_table(vma, flags);
563         }
564
565         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
566 }
567
568 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
569                          unsigned int foll_flags)
570 {
571         struct follow_page_context ctx = { NULL };
572         struct page *page;
573
574         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
575         if (ctx.pgmap)
576                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
577         return page;
578 }
579
580 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
581                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
582                 struct page **page)
583 {
584         pgd_t *pgd;
585         p4d_t *p4d;
586         pud_t *pud;
587         pmd_t *pmd;
588         pte_t *pte;
589         int ret = -EFAULT;
590
591         /* user gate pages are read-only */
592         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
593                 return -EFAULT;
594         if (address > TASK_SIZE)
595                 pgd = pgd_offset_k(address);
596         else
597                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
598         if (pgd_none(*pgd))
599                 return -EFAULT;
600         p4d = p4d_offset(pgd, address);
601         if (p4d_none(*p4d))
602                 return -EFAULT;
603         pud = pud_offset(p4d, address);
604         if (pud_none(*pud))
605                 return -EFAULT;
606         pmd = pmd_offset(pud, address);
607         if (!pmd_present(*pmd))
608                 return -EFAULT;
609         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
610         pte = pte_offset_map(pmd, address);
611         if (pte_none(*pte))
612                 goto unmap;
613         *vma = get_gate_vma(mm);
614         if (!page)
615                 goto out;
616         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
617         if (!*page) {
618                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
619                         goto unmap;
620                 *page = pte_page(*pte);
621         }
622         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
623                 ret = -ENOMEM;
624                 goto unmap;
625         }
626 out:
627         ret = 0;
628 unmap:
629         pte_unmap(pte);
630         return ret;
631 }
632
633 /*
634  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
635  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
636  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
637  */
638 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
639                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
640 {
641         unsigned int fault_flags = 0;
642         vm_fault_t ret;
643
644         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
645         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
646                 return -ENOENT;
647         if (*flags & FOLL_WRITE)
648                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
649         if (*flags & FOLL_REMOTE)
650                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
651         if (nonblocking)
652                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
653         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
654                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
655         if (*flags & FOLL_TRIED) {
656                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
657                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
658         }
659
660         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
661         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
662                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
663
664                 if (err)
665                         return err;
666                 BUG();
667         }
668
669         if (tsk) {
670                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
671                         tsk->maj_flt++;
672                 else
673                         tsk->min_flt++;
674         }
675
676         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
677                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
678                         *nonblocking = 0;
679                 return -EBUSY;
680         }
681
682         /*
683          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
684          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
685          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
686          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
687          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
688          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
689          * reCOWed by userspace write).
690          */
691         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
692                 *flags |= FOLL_COW;
693         return 0;
694 }
695
696 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
697 {
698         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
699         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
700         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
701
702         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
703                 return -EFAULT;
704
705         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
706                 return -EFAULT;
707
708         if (write) {
709                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
710                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
711                                 return -EFAULT;
712                         /*
713                          * We used to let the write,force case do COW in a
714                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
715                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
716                          * executable, without corrupting the file (yet only
717                          * when that file had been opened for writing!).
718                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
719                          * just reject it.
720                          */
721                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
722                                 return -EFAULT;
723                 }
724         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
725                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
726                         return -EFAULT;
727                 /*
728                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
729                  * have VM_MAYREAD set?
730                  */
731                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
732                         return -EFAULT;
733         }
734         /*
735          * gups are always data accesses, not instruction
736          * fetches, so execute=false here
737          */
738         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
739                 return -EFAULT;
740         return 0;
741 }
742
743 /**
744  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
745  * @tsk:        task_struct of target task
746  * @mm:         mm_struct of target mm
747  * @start:      starting user address
748  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
749  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
750  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
751  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
752  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
753  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
754  *              Or NULL if the caller does not require them.
755  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
756  *
757  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
758  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
759  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
760  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
761  * remain valid while mmap_sem is held.
762  *
763  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
764  *
765  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
766  * each struct page that each user address corresponds to at a given
767  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
768  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
769  *
770  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
771  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
772  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
773  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
774  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
775  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
776  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
777  * locks can't be held over the syscall boundary.
778  *
779  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
780  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
781  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
782  * before put_page is called.
783  *
784  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
785  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
786  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
787  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
788  * this case.
789  *
790  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
791  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
792  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
793  * reading or writing and will not be released.
794  *
795  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
796  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
797  * you need some special @gup_flags.
798  */
799 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
800                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
801                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
802                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
803 {
804         long ret = 0, i = 0;
805         struct vm_area_struct *vma = NULL;
806         struct follow_page_context ctx = { NULL };
807
808         if (!nr_pages)
809                 return 0;
810
811         start = untagged_addr(start);
812
813         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
814
815         /*
816          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
817          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
818          * using the address space
819          */
820         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
821                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
822
823         do {
824                 struct page *page;
825                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
826                 unsigned int page_increm;
827
828                 /* first iteration or cross vma bound */
829                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
830                         vma = find_extend_vma(mm, start);
831                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
832                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
833                                                 gup_flags, &vma,
834                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
835                                 if (ret)
836                                         goto out;
837                                 ctx.page_mask = 0;
838                                 goto next_page;
839                         }
840
841                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
842                                 ret = -EFAULT;
843                                 goto out;
844                         }
845                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
846                                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
847                                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
848                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
849                                                 &start, &nr_pages, i,
850                                                 foll_flags, nonblocking);
851                                 continue;
852                         }
853                 }
854
855                 if (should_force_cow_break(vma, foll_flags))
856                         foll_flags |= FOLL_WRITE;
857
858 retry:
859                 /*
860                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
861                  * potentially allocating memory.
862                  */
863                 if (fatal_signal_pending(current)) {
864                         ret = -ERESTARTSYS;
865                         goto out;
866                 }
867                 cond_resched();
868
869                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
870                 if (!page) {
871                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
872                                         nonblocking);
873                         switch (ret) {
874                         case 0:
875                                 goto retry;
876                         case -EBUSY:
877                                 ret = 0;
878                                 /* FALLTHRU */
879                         case -EFAULT:
880                         case -ENOMEM:
881                         case -EHWPOISON:
882                                 goto out;
883                         case -ENOENT:
884                                 goto next_page;
885                         }
886                         BUG();
887                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
888                         /*
889                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
890                          * struct page.
891                          */
892                         goto next_page;
893                 } else if (IS_ERR(page)) {
894                         ret = PTR_ERR(page);
895                         goto out;
896                 }
897                 if (pages) {
898                         pages[i] = page;
899                         flush_anon_page(vma, page, start);
900                         flush_dcache_page(page);
901                         ctx.page_mask = 0;
902                 }
903 next_page:
904                 if (vmas) {
905                         vmas[i] = vma;
906                         ctx.page_mask = 0;
907                 }
908                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
909                 if (page_increm > nr_pages)
910                         page_increm = nr_pages;
911                 i += page_increm;
912                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
913                 nr_pages -= page_increm;
914         } while (nr_pages);
915 out:
916         if (ctx.pgmap)
917                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
918         return i ? i : ret;
919 }
920
921 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
922                               unsigned int fault_flags)
923 {
924         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
925         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
926         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
927
928         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
929                 return false;
930
931         /*
932          * The architecture might have a hardware protection
933          * mechanism other than read/write that can deny access.
934          *
935          * gup always represents data access, not instruction
936          * fetches, so execute=false here:
937          */
938         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
939                 return false;
940
941         return true;
942 }
943
944 /*
945  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
946  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
947  *              NULL if faults are not to be recorded.
948  * @mm:         mm_struct of target mm
949  * @address:    user address
950  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
951  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
952  *              does not allow retry
953  *
954  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
955  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
956  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
957  * trying again.
958  *
959  * Typically this is meant to be used by the futex code.
960  *
961  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
962  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
963  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
964  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
965  *
966  * This is important for some architectures where those bits also gate the
967  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
968  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
969  * succeed.
970  *
971  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
972  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
973  */
974 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
975                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
976                      bool *unlocked)
977 {
978         struct vm_area_struct *vma;
979         vm_fault_t ret, major = 0;
980
981         address = untagged_addr(address);
982
983         if (unlocked)
984                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
985
986 retry:
987         vma = find_extend_vma(mm, address);
988         if (!vma || address < vma->vm_start)
989                 return -EFAULT;
990
991         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
992                 return -EFAULT;
993
994         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
995         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
996         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
997                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
998
999                 if (err)
1000                         return err;
1001                 BUG();
1002         }
1003
1004         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1005                 down_read(&mm->mmap_sem);
1006                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
1007                         *unlocked = true;
1008                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1009                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1010                         goto retry;
1011                 }
1012         }
1013
1014         if (tsk) {
1015                 if (major)
1016                         tsk->maj_flt++;
1017                 else
1018                         tsk->min_flt++;
1019         }
1020         return 0;
1021 }
1022 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1023
1024 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1025                                                 struct mm_struct *mm,
1026                                                 unsigned long start,
1027                                                 unsigned long nr_pages,
1028                                                 struct page **pages,
1029                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1030                                                 int *locked,
1031                                                 unsigned int flags)
1032 {
1033         long ret, pages_done;
1034         bool lock_dropped;
1035
1036         if (locked) {
1037                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1038                 BUG_ON(vmas);
1039                 /* check caller initialized locked */
1040                 BUG_ON(*locked != 1);
1041         }
1042
1043         if (pages)
1044                 flags |= FOLL_GET;
1045
1046         pages_done = 0;
1047         lock_dropped = false;
1048         for (;;) {
1049                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1050                                        vmas, locked);
1051                 if (!locked)
1052                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1053                         return ret;
1054
1055                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1056                 if (!*locked) {
1057                         BUG_ON(ret < 0);
1058                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1059                 }
1060
1061                 if (ret > 0) {
1062                         nr_pages -= ret;
1063                         pages_done += ret;
1064                         if (!nr_pages)
1065                                 break;
1066                 }
1067                 if (*locked) {
1068                         /*
1069                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1070                          * FOLL_NOWAIT.
1071                          */
1072                         if (!pages_done)
1073                                 pages_done = ret;
1074                         break;
1075                 }
1076                 /*
1077                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1078                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1079                  */
1080                 if (likely(pages))
1081                         pages += ret;
1082                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1083
1084                 /*
1085                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1086                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1087                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1088                  */
1089                 *locked = 1;
1090                 lock_dropped = true;
1091                 down_read(&mm->mmap_sem);
1092                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1093                                        pages, NULL, NULL);
1094                 if (ret != 1) {
1095                         BUG_ON(ret > 1);
1096                         if (!pages_done)
1097                                 pages_done = ret;
1098                         break;
1099                 }
1100                 nr_pages--;
1101                 pages_done++;
1102                 if (!nr_pages)
1103                         break;
1104                 if (likely(pages))
1105                         pages++;
1106                 start += PAGE_SIZE;
1107         }
1108         if (lock_dropped && *locked) {
1109                 /*
1110                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1111                  * and so the critical section protected by it was lost.
1112                  */
1113                 up_read(&mm->mmap_sem);
1114                 *locked = 0;
1115         }
1116         return pages_done;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1121  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1122  *              NULL if faults are not to be recorded.
1123  * @mm:         mm_struct of target mm
1124  * @start:      starting user address
1125  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1126  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1127  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1128  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1129  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1130  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1131  *              Or NULL if the caller does not require them.
1132  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1133  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1134  *              utilised. Lock must initially be held.
1135  *
1136  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1137  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1138  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1139  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1140  * remain valid while mmap_sem is held.
1141  *
1142  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1143  *
1144  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1145  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1146  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1147  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1148  *
1149  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1150  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1151  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1152  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1153  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1154  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1155  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1156  * locks can't be held over the syscall boundary.
1157  *
1158  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1159  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1160  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1161  *
1162  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1163  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1164  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1165  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1166  * use the correct cache flushing APIs.
1167  *
1168  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1169  *
1170  * get_user_pages should be phased out in favor of
1171  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1172  * should use get_user_pages because it cannot pass
1173  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1174  */
1175 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1176                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1177                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1178                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1179 {
1180         /*
1181          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1182          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1183          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1184          * disallow this option for now.
1185          */
1186         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1187                 return -EINVAL;
1188
1189         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1190                                        locked,
1191                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1192 }
1193 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1194
1195 /**
1196  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1197  * @vma:   target vma
1198  * @start: start address
1199  * @end:   end address
1200  * @nonblocking:
1201  *
1202  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1203  *
1204  * return 0 on success, negative error code on error.
1205  *
1206  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1207  *
1208  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1209  * be unperturbed.
1210  *
1211  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1212  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1213  */
1214 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1215                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1216 {
1217         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1218         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1219         int gup_flags;
1220
1221         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1222         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1223         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1224         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1225         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1226
1227         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1228         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1229                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1230         /*
1231          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1232          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1233          * and we would not want to dirty them for nothing.
1234          */
1235         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1236                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1237
1238         /*
1239          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1240          * other than PROT_NONE.
1241          */
1242         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1243                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1244
1245         /*
1246          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1247          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1248          */
1249         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1250                                 NULL, NULL, nonblocking);
1251 }
1252
1253 /*
1254  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1255  *
1256  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1257  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1258  * mmap_sem must not be held.
1259  */
1260 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1261 {
1262         struct mm_struct *mm = current->mm;
1263         unsigned long end, nstart, nend;
1264         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1265         int locked = 0;
1266         long ret = 0;
1267
1268         end = start + len;
1269
1270         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1271                 /*
1272                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1273                  * Find first corresponding VMA.
1274                  */
1275                 if (!locked) {
1276                         locked = 1;
1277                         down_read(&mm->mmap_sem);
1278                         vma = find_vma(mm, nstart);
1279                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1280                         vma = vma->vm_next;
1281                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1282                         break;
1283                 /*
1284                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1285                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1286                  */
1287                 nend = min(end, vma->vm_end);
1288                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1289                         continue;
1290                 if (nstart < vma->vm_start)
1291                         nstart = vma->vm_start;
1292                 /*
1293                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1294                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1295                  * if the vma was already munlocked.
1296                  */
1297                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1298                 if (ret < 0) {
1299                         if (ignore_errors) {
1300                                 ret = 0;
1301                                 continue;       /* continue at next VMA */
1302                         }
1303                         break;
1304                 }
1305                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1306                 ret = 0;
1307         }
1308         if (locked)
1309                 up_read(&mm->mmap_sem);
1310         return ret;     /* 0 or negative error code */
1311 }
1312
1313 /**
1314  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1315  * @addr: user address
1316  *
1317  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1318  * to be freed afterwards by put_page().
1319  *
1320  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1321  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1322  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1323  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1324  *
1325  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1326  */
1327 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1328 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1329 {
1330         struct vm_area_struct *vma;
1331         struct page *page;
1332
1333         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1334                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1335                              NULL) < 1)
1336                 return NULL;
1337         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1338         return page;
1339 }
1340 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1341 #else /* CONFIG_MMU */
1342 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1343                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1344                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1345                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1346                 unsigned int foll_flags)
1347 {
1348         struct vm_area_struct *vma;
1349         unsigned long vm_flags;
1350         int i;
1351
1352         /* calculate required read or write permissions.
1353          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1354          */
1355         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1356                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1357         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1358                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1359
1360         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1361                 vma = find_vma(mm, start);
1362                 if (!vma)
1363                         goto finish_or_fault;
1364
1365                 /* protect what we can, including chardevs */
1366                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1367                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1368                         goto finish_or_fault;
1369
1370                 if (pages) {
1371                         pages[i] = virt_to_page(start);
1372                         if (pages[i])
1373                                 get_page(pages[i]);
1374                 }
1375                 if (vmas)
1376                         vmas[i] = vma;
1377                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1378         }
1379
1380         return i;
1381
1382 finish_or_fault:
1383         return i ? : -EFAULT;
1384 }
1385 #endif /* !CONFIG_MMU */
1386
1387 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1388 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1389 {
1390         long i;
1391         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1392
1393         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1394                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1395
1396                 if (vma == vma_prev)
1397                         continue;
1398
1399                 vma_prev = vma;
1400
1401                 if (vma_is_fsdax(vma))
1402                         return true;
1403         }
1404         return false;
1405 }
1406
1407 #ifdef CONFIG_CMA
1408 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1409 {
1410         /*
1411          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1412          * as the source page.
1413          */
1414         int nid = page_to_nid(page);
1415         /*
1416          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1417          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1418          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1419          * in some case these nodes will have really less non movable
1420          * allocation memory.
1421          */
1422         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1423
1424         if (PageHighMem(page))
1425                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1426
1427 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1428         if (PageHuge(page)) {
1429                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1430                 /*
1431                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1432                  * mostly be from the CMA region.
1433                  */
1434                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1435         }
1436 #endif
1437         if (PageTransHuge(page)) {
1438                 struct page *thp;
1439                 /*
1440                  * ignore allocation failure warnings
1441                  */
1442                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1443
1444                 /*
1445                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1446                  * CMA area again.
1447                  */
1448                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1449                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1450                 if (!thp)
1451                         return NULL;
1452                 prep_transhuge_page(thp);
1453                 return thp;
1454         }
1455
1456         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1457 }
1458
1459 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1460                                         struct mm_struct *mm,
1461                                         unsigned long start,
1462                                         unsigned long nr_pages,
1463                                         struct page **pages,
1464                                         struct vm_area_struct **vmas,
1465                                         unsigned int gup_flags)
1466 {
1467         unsigned long i;
1468         unsigned long step;
1469         bool drain_allow = true;
1470         bool migrate_allow = true;
1471         LIST_HEAD(cma_page_list);
1472
1473 check_again:
1474         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1475
1476                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1477
1478                 /*
1479                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1480                  * part.
1481                  */
1482                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1483                 /*
1484                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1485                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1486                  * of the CMA zone if possible.
1487                  */
1488                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1489                         if (PageHuge(head))
1490                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1491                         else {
1492                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1493                                         lru_add_drain_all();
1494                                         drain_allow = false;
1495                                 }
1496
1497                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1498                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1499                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1500                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1501                                                             page_is_file_cache(head),
1502                                                             hpage_nr_pages(head));
1503                                 }
1504                         }
1505                 }
1506
1507                 i += step;
1508         }
1509
1510         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1511                 /*
1512                  * drop the above get_user_pages reference.
1513                  */
1514                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1515                         put_page(pages[i]);
1516
1517                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1518                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1519                         /*
1520                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1521                          * without migration.
1522                          */
1523                         migrate_allow = false;
1524
1525                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1526                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1527                 }
1528                 /*
1529                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1530                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1531                  * earlier.
1532                  */
1533                 nr_pages = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1534                                                    pages, vmas, NULL,
1535                                                    gup_flags);
1536
1537                 if ((nr_pages > 0) && migrate_allow) {
1538                         drain_allow = true;
1539                         goto check_again;
1540                 }
1541         }
1542
1543         return nr_pages;
1544 }
1545 #else
1546 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1547                                         struct mm_struct *mm,
1548                                         unsigned long start,
1549                                         unsigned long nr_pages,
1550                                         struct page **pages,
1551                                         struct vm_area_struct **vmas,
1552                                         unsigned int gup_flags)
1553 {
1554         return nr_pages;
1555 }
1556 #endif /* CONFIG_CMA */
1557
1558 /*
1559  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1560  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1561  */
1562 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1563                                   struct mm_struct *mm,
1564                                   unsigned long start,
1565                                   unsigned long nr_pages,
1566                                   struct page **pages,
1567                                   struct vm_area_struct **vmas,
1568                                   unsigned int gup_flags)
1569 {
1570         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1571         unsigned long flags = 0;
1572         long rc, i;
1573
1574         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1575                 if (!pages)
1576                         return -EINVAL;
1577
1578                 if (!vmas_tmp) {
1579                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1580                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1581                                            GFP_KERNEL);
1582                         if (!vmas_tmp)
1583                                 return -ENOMEM;
1584                 }
1585                 flags = memalloc_nocma_save();
1586         }
1587
1588         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1589                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1590
1591         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1592                 memalloc_nocma_restore(flags);
1593                 if (rc < 0)
1594                         goto out;
1595
1596                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1597                         for (i = 0; i < rc; i++)
1598                                 put_page(pages[i]);
1599                         rc = -EOPNOTSUPP;
1600                         goto out;
1601                 }
1602
1603                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1604                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1605         }
1606
1607 out:
1608         if (vmas_tmp != vmas)
1609                 kfree(vmas_tmp);
1610         return rc;
1611 }
1612 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1613 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1614                                                   struct mm_struct *mm,
1615                                                   unsigned long start,
1616                                                   unsigned long nr_pages,
1617                                                   struct page **pages,
1618                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1619                                                   unsigned int flags)
1620 {
1621         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1622                                        NULL, flags);
1623 }
1624 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1625
1626 /*
1627  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1628  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1629  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1630  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1631  * FOLL_REMOTE in here.
1632  */
1633 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1634                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1635                 struct vm_area_struct **vmas)
1636 {
1637         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1638                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1639 }
1640 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1641
1642 /*
1643  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1644  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1645  * get_user_pages_unlocked().
1646  *
1647  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1648  *
1649  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1650  *      do_something()
1651  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1652  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1653  *
1654  *  to:
1655  *
1656  *      int locked = 1;
1657  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1658  *      do_something()
1659  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1660  *      if (locked)
1661  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1662  */
1663 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1664                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1665                            int *locked)
1666 {
1667         /*
1668          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1669          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1670          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1671          * disallow this option for now.
1672          */
1673         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1674                 return -EINVAL;
1675
1676         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1677                                        pages, NULL, locked,
1678                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1679 }
1680 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1681
1682 /*
1683  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1684  *
1685  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1686  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1687  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1688  *
1689  *  with:
1690  *
1691  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1692  *
1693  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1694  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1695  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1696  */
1697 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1698                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1699 {
1700         struct mm_struct *mm = current->mm;
1701         int locked = 1;
1702         long ret;
1703
1704         /*
1705          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1706          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1707          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1708          * disallow this option for now.
1709          */
1710         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1711                 return -EINVAL;
1712
1713         down_read(&mm->mmap_sem);
1714         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1715                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1716         if (locked)
1717                 up_read(&mm->mmap_sem);
1718         return ret;
1719 }
1720 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1721
1722 /*
1723  * Fast GUP
1724  *
1725  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1726  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1727  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1728  * block any THP splits.
1729  *
1730  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1731  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1732  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1733  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1734  *
1735  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1736  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1737  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1738  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1739  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1740  *
1741  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1742  * are currently made:
1743  *
1744  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1745  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1746  *
1747  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1748  *
1749  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1750  *
1751  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1752  *
1753  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1754  */
1755 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1756 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1757 /*
1758  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1759  *
1760  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1761  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1762  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1763  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1764  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1765  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1766  * that we are blocking by holding interrupts off.
1767  *
1768  * Setting ptes from not present to present goes:
1769  *
1770  *   ptep->pte_high = h;
1771  *   smp_wmb();
1772  *   ptep->pte_low = l;
1773  *
1774  * And present to not present goes:
1775  *
1776  *   ptep->pte_low = 0;
1777  *   smp_wmb();
1778  *   ptep->pte_high = 0;
1779  *
1780  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1781  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1782  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1783  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1784  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1785  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1786  * operates on present ptes we're safe.
1787  */
1788 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1789 {
1790         pte_t pte;
1791
1792         do {
1793                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1794                 smp_rmb();
1795                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1796                 smp_rmb();
1797         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1798
1799         return pte;
1800 }
1801 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1802 /*
1803  * We require that the PTE can be read atomically.
1804  */
1805 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1806 {
1807         return READ_ONCE(*ptep);
1808 }
1809 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1810
1811 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
1812                                             struct page **pages)
1813 {
1814         while ((*nr) - nr_start) {
1815                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1816
1817                 ClearPageReferenced(page);
1818                 put_page(page);
1819         }
1820 }
1821
1822 /*
1823  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1824  * or NULL if that failed.
1825  */
1826 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1827 {
1828         struct page *head = compound_head(page);
1829         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1830                 return NULL;
1831         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1832                 return NULL;
1833         return head;
1834 }
1835
1836 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1837 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1838                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1839 {
1840         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1841         int nr_start = *nr, ret = 0;
1842         pte_t *ptep, *ptem;
1843
1844         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1845         do {
1846                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1847                 struct page *head, *page;
1848
1849                 /*
1850                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1851                  * path using the pte_protnone check.
1852                  */
1853                 if (pte_protnone(pte))
1854                         goto pte_unmap;
1855
1856                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1857                         goto pte_unmap;
1858
1859                 if (pte_devmap(pte)) {
1860                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1861                                 goto pte_unmap;
1862
1863                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1864                         if (unlikely(!pgmap)) {
1865                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1866                                 goto pte_unmap;
1867                         }
1868                 } else if (pte_special(pte))
1869                         goto pte_unmap;
1870
1871                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1872                 page = pte_page(pte);
1873
1874                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1875                 if (!head)
1876                         goto pte_unmap;
1877
1878                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1879                         put_page(head);
1880                         goto pte_unmap;
1881                 }
1882
1883                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1884
1885                 SetPageReferenced(page);
1886                 pages[*nr] = page;
1887                 (*nr)++;
1888
1889         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1890
1891         ret = 1;
1892
1893 pte_unmap:
1894         if (pgmap)
1895                 put_dev_pagemap(pgmap);
1896         pte_unmap(ptem);
1897         return ret;
1898 }
1899 #else
1900
1901 /*
1902  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1903  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1904  * to be special.
1905  *
1906  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1907  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1908  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1909  */
1910 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1911                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1912 {
1913         return 0;
1914 }
1915 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1916
1917 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1918 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1919                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1920 {
1921         int nr_start = *nr;
1922         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1923
1924         do {
1925                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1926
1927                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1928                 if (unlikely(!pgmap)) {
1929                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1930                         return 0;
1931                 }
1932                 SetPageReferenced(page);
1933                 pages[*nr] = page;
1934                 get_page(page);
1935                 (*nr)++;
1936                 pfn++;
1937         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1938
1939         if (pgmap)
1940                 put_dev_pagemap(pgmap);
1941         return 1;
1942 }
1943
1944 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1945                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1946 {
1947         unsigned long fault_pfn;
1948         int nr_start = *nr;
1949
1950         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1951         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1952                 return 0;
1953
1954         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1955                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1956                 return 0;
1957         }
1958         return 1;
1959 }
1960
1961 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1962                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1963 {
1964         unsigned long fault_pfn;
1965         int nr_start = *nr;
1966
1967         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1968         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1969                 return 0;
1970
1971         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1972                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1973                 return 0;
1974         }
1975         return 1;
1976 }
1977 #else
1978 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1979                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1980 {
1981         BUILD_BUG();
1982         return 0;
1983 }
1984
1985 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1986                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1987 {
1988         BUILD_BUG();
1989         return 0;
1990 }
1991 #endif
1992
1993 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
1994 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
1995                                       unsigned long sz)
1996 {
1997         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
1998         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
1999 }
2000
2001 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2002                        unsigned long end, unsigned int flags,
2003                        struct page **pages, int *nr)
2004 {
2005         unsigned long pte_end;
2006         struct page *head, *page;
2007         pte_t pte;
2008         int refs;
2009
2010         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2011         if (pte_end < end)
2012                 end = pte_end;
2013
2014         pte = READ_ONCE(*ptep);
2015
2016         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2017                 return 0;
2018
2019         /* hugepages are never "special" */
2020         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2021
2022         refs = 0;
2023         head = pte_page(pte);
2024
2025         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2026         do {
2027                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
2028                 pages[*nr] = page;
2029                 (*nr)++;
2030                 page++;
2031                 refs++;
2032         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2033
2034         head = try_get_compound_head(head, refs);
2035         if (!head) {
2036                 *nr -= refs;
2037                 return 0;
2038         }
2039
2040         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2041                 /* Could be optimized better */
2042                 *nr -= refs;
2043                 while (refs--)
2044                         put_page(head);
2045                 return 0;
2046         }
2047
2048         SetPageReferenced(head);
2049         return 1;
2050 }
2051
2052 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2053                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2054                 struct page **pages, int *nr)
2055 {
2056         pte_t *ptep;
2057         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2058         unsigned long next;
2059
2060         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2061         do {
2062                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2063                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2064                         return 0;
2065         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2066
2067         return 1;
2068 }
2069 #else
2070 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2071                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2072                 struct page **pages, int *nr)
2073 {
2074         return 0;
2075 }
2076 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2077
2078 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2079                         unsigned long end, unsigned int flags,
2080                         struct page **pages, int *nr)
2081 {
2082         struct page *head, *page;
2083         int refs;
2084
2085         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2086                 return 0;
2087
2088         if (pmd_devmap(orig)) {
2089                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2090                         return 0;
2091                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2092         }
2093
2094         refs = 0;
2095         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2096         do {
2097                 pages[*nr] = page;
2098                 (*nr)++;
2099                 page++;
2100                 refs++;
2101         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2102
2103         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2104         if (!head) {
2105                 *nr -= refs;
2106                 return 0;
2107         }
2108
2109         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2110                 *nr -= refs;
2111                 while (refs--)
2112                         put_page(head);
2113                 return 0;
2114         }
2115
2116         SetPageReferenced(head);
2117         return 1;
2118 }
2119
2120 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2121                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2122 {
2123         struct page *head, *page;
2124         int refs;
2125
2126         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2127                 return 0;
2128
2129         if (pud_devmap(orig)) {
2130                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2131                         return 0;
2132                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2133         }
2134
2135         refs = 0;
2136         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2137         do {
2138                 pages[*nr] = page;
2139                 (*nr)++;
2140                 page++;
2141                 refs++;
2142         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2143
2144         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2145         if (!head) {
2146                 *nr -= refs;
2147                 return 0;
2148         }
2149
2150         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2151                 *nr -= refs;
2152                 while (refs--)
2153                         put_page(head);
2154                 return 0;
2155         }
2156
2157         SetPageReferenced(head);
2158         return 1;
2159 }
2160
2161 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2162                         unsigned long end, unsigned int flags,
2163                         struct page **pages, int *nr)
2164 {
2165         int refs;
2166         struct page *head, *page;
2167
2168         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2169                 return 0;
2170
2171         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2172         refs = 0;
2173         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2174         do {
2175                 pages[*nr] = page;
2176                 (*nr)++;
2177                 page++;
2178                 refs++;
2179         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2180
2181         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2182         if (!head) {
2183                 *nr -= refs;
2184                 return 0;
2185         }
2186
2187         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2188                 *nr -= refs;
2189                 while (refs--)
2190                         put_page(head);
2191                 return 0;
2192         }
2193
2194         SetPageReferenced(head);
2195         return 1;
2196 }
2197
2198 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2199                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2200 {
2201         unsigned long next;
2202         pmd_t *pmdp;
2203
2204         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2205         do {
2206                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2207
2208                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2209                 if (!pmd_present(pmd))
2210                         return 0;
2211
2212                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2213                              pmd_devmap(pmd))) {
2214                         /*
2215                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2216                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2217                          * can be serialised against THP migration.
2218                          */
2219                         if (pmd_protnone(pmd))
2220                                 return 0;
2221
2222                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2223                                 pages, nr))
2224                                 return 0;
2225
2226                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2227                         /*
2228                          * architecture have different format for hugetlbfs
2229                          * pmd format and THP pmd format
2230                          */
2231                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2232                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2233                                 return 0;
2234                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2235                         return 0;
2236         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2237
2238         return 1;
2239 }
2240
2241 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2242                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2243 {
2244         unsigned long next;
2245         pud_t *pudp;
2246
2247         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2248         do {
2249                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2250
2251                 next = pud_addr_end(addr, end);
2252                 if (pud_none(pud))
2253                         return 0;
2254                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
2255                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2256                                           pages, nr))
2257                                 return 0;
2258                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2259                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2260                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2261                                 return 0;
2262                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2263                         return 0;
2264         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2265
2266         return 1;
2267 }
2268
2269 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2270                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2271 {
2272         unsigned long next;
2273         p4d_t *p4dp;
2274
2275         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2276         do {
2277                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2278
2279                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2280                 if (p4d_none(p4d))
2281                         return 0;
2282                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2283                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2284                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2285                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2286                                 return 0;
2287                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2288                         return 0;
2289         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2290
2291         return 1;
2292 }
2293
2294 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2295                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2296 {
2297         unsigned long next;
2298         pgd_t *pgdp;
2299
2300         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2301         do {
2302                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2303
2304                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2305                 if (pgd_none(pgd))
2306                         return;
2307                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2308                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2309                                           pages, nr))
2310                                 return;
2311                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2312                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2313                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2314                                 return;
2315                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2316                         return;
2317         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2318 }
2319 #else
2320 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2321                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2322 {
2323 }
2324 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2325
2326 #ifndef gup_fast_permitted
2327 /*
2328  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2329  * we need to fall back to the slow version:
2330  */
2331 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2332 {
2333         return true;
2334 }
2335 #endif
2336
2337 /*
2338  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2339  * the regular GUP.
2340  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2341  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2342  *
2343  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2344  * pages pinned.
2345  *
2346  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2347  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2348  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2349  */
2350 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2351                           struct page **pages)
2352 {
2353         unsigned long len, end;
2354         unsigned long flags;
2355         int nr = 0;
2356
2357         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2358         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2359         end = start + len;
2360
2361         if (end <= start)
2362                 return 0;
2363         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2364                 return 0;
2365
2366         /*
2367          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2368          * interrupts disabled by get_futex_key.
2369          *
2370          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2371          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2372          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2373          *
2374          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2375          * block IPIs that come from THPs splitting.
2376          *
2377          * NOTE! We allow read-only gup_fast() here, but you'd better be
2378          * careful about possible COW pages. You'll get _a_ COW page, but
2379          * not necessarily the one you intended to get depending on what
2380          * COW event happens after this. COW may break the page copy in a
2381          * random direction.
2382          */
2383
2384         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2385             gup_fast_permitted(start, end)) {
2386                 local_irq_save(flags);
2387                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2388                 local_irq_restore(flags);
2389         }
2390
2391         return nr;
2392 }
2393 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2394
2395 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2396                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2397 {
2398         int ret;
2399
2400         /*
2401          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2402          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2403          */
2404         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2405                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2406                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2407                                             start, nr_pages,
2408                                             pages, NULL, gup_flags);
2409                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2410         } else {
2411                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2412                                               pages, gup_flags);
2413         }
2414
2415         return ret;
2416 }
2417
2418 /**
2419  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2420  * @start:      starting user address
2421  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2422  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2423  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2424  *              Should be at least nr_pages long.
2425  *
2426  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2427  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2428  * calling get_user_pages().
2429  *
2430  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2431  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2432  * were pinned, returns -errno.
2433  */
2434 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2435                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2436 {
2437         unsigned long addr, len, end;
2438         int nr = 0, ret = 0;
2439
2440         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2441                                        FOLL_FORCE)))
2442                 return -EINVAL;
2443
2444         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2445         addr = start;
2446         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2447         end = start + len;
2448
2449         if (end <= start)
2450                 return 0;
2451         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2452                 return -EFAULT;
2453
2454         /*
2455          * The FAST_GUP case requires FOLL_WRITE even for pure reads,
2456          * because get_user_pages() may need to cause an early COW in
2457          * order to avoid confusing the normal COW routines. So only
2458          * targets that are already writable are safe to do by just
2459          * looking at the page tables.
2460          */
2461         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2462             gup_fast_permitted(start, end)) {
2463                 local_irq_disable();
2464                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags | FOLL_WRITE, pages, &nr);
2465                 local_irq_enable();
2466                 ret = nr;
2467         }
2468
2469         if (nr < nr_pages) {
2470                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2471                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2472                 pages += nr;
2473
2474                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2475                                               gup_flags, pages);
2476
2477                 /* Have to be a bit careful with return values */
2478                 if (nr > 0) {
2479                         if (ret < 0)
2480                                 ret = nr;
2481                         else
2482                                 ret += nr;
2483                 }
2484         }
2485
2486         return ret;
2487 }
2488 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);