GNU Linux-libre 6.8.9-gnu
[releases.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21 #include <linux/shmem_fs.h>
22
23 #include <asm/mmu_context.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25
26 #include "internal.h"
27
28 struct follow_page_context {
29         struct dev_pagemap *pgmap;
30         unsigned int page_mask;
31 };
32
33 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
34                                              unsigned long npages)
35 {
36         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
37                 return;
38
39         /*
40          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
41          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
42          * stick around until the page is freed.
43          *
44          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
45          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
46          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
47          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
48          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
49          * neither is the case, there is certainly something wrong.
50          */
51         for (; npages; npages--, pages++) {
52                 struct page *page = *pages;
53                 struct folio *folio = page_folio(page);
54
55                 if (is_zero_page(page) ||
56                     !folio_test_anon(folio))
57                         continue;
58                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
59                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
60                 else
61                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
62                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
63                                        !PageAnonExclusive(page), page);
64         }
65 }
66
67 /*
68  * Return the folio with ref appropriately incremented,
69  * or NULL if that failed.
70  */
71 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
72 {
73         struct folio *folio;
74
75 retry:
76         folio = page_folio(page);
77         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
78                 return NULL;
79         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
80                 return NULL;
81
82         /*
83          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
84          * could be that between calling page_folio() and the refcount
85          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
86          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
87          * we were given anymore.
88          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
89          * belongs to this folio.
90          */
91         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
92                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
93                         folio_put_refs(folio, refs);
94                 goto retry;
95         }
96
97         return folio;
98 }
99
100 /**
101  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
116  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
117  *
118  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
119  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
120  *
121  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
122  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
123  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
124  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
125  */
126 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
127 {
128         struct folio *folio;
129
130         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == 0))
131                 return NULL;
132
133         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
134                 return NULL;
135
136         if (flags & FOLL_GET)
137                 return try_get_folio(page, refs);
138
139         /* FOLL_PIN is set */
140
141         /*
142          * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
143          * and it is used in a *lot* of places.
144          */
145         if (is_zero_page(page))
146                 return page_folio(page);
147
148         folio = try_get_folio(page, refs);
149         if (!folio)
150                 return NULL;
151
152         /*
153          * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
154          * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
155          * path.
156          */
157         if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
158                      !folio_is_longterm_pinnable(folio))) {
159                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
160                         folio_put_refs(folio, refs);
161                 return NULL;
162         }
163
164         /*
165          * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
166          *
167          * However, be sure to *also* increment the normal folio
168          * refcount field at least once, so that the folio really
169          * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
170          * try_get_folio() is left intact.
171          */
172         if (folio_test_large(folio))
173                 atomic_add(refs, &folio->_pincount);
174         else
175                 folio_ref_add(folio,
176                                 refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
177         /*
178          * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
179          * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
180          * barrier in folio_try_share_anon_rmap_*().
181          */
182         smp_mb__after_atomic();
183
184         node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
185
186         return folio;
187 }
188
189 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
190 {
191         if (flags & FOLL_PIN) {
192                 if (is_zero_folio(folio))
193                         return;
194                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
195                 if (folio_test_large(folio))
196                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
197                 else
198                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
199         }
200
201         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
202                 folio_put_refs(folio, refs);
203 }
204
205 /**
206  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
207  * @page:    pointer to page to be grabbed
208  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
209  *
210  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
211  *
212  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
213  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
214  *
215  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
216  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
217  * "refs=1".
218  *
219  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
220  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
221  *
222  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the page could not
223  *                      be grabbed.
224  */
225 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
226 {
227         struct folio *folio = page_folio(page);
228
229         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
230                 return -ENOMEM;
231
232         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
233                 return -EREMOTEIO;
234
235         if (flags & FOLL_GET)
236                 folio_ref_inc(folio);
237         else if (flags & FOLL_PIN) {
238                 /*
239                  * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
240                  * and it is used in a *lot* of places.
241                  */
242                 if (is_zero_page(page))
243                         return 0;
244
245                 /*
246                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
247                  * increment the normal page refcount field at least once,
248                  * so that the page really is pinned.
249                  */
250                 if (folio_test_large(folio)) {
251                         folio_ref_add(folio, 1);
252                         atomic_add(1, &folio->_pincount);
253                 } else {
254                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
255                 }
256
257                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
258         }
259
260         return 0;
261 }
262
263 /**
264  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
265  * @page:            pointer to page to be released
266  *
267  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
268  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
269  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
270  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
271  */
272 void unpin_user_page(struct page *page)
273 {
274         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
275         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
278
279 /**
280  * folio_add_pin - Try to get an additional pin on a pinned folio
281  * @folio: The folio to be pinned
282  *
283  * Get an additional pin on a folio we already have a pin on.  Makes no change
284  * if the folio is a zero_page.
285  */
286 void folio_add_pin(struct folio *folio)
287 {
288         if (is_zero_folio(folio))
289                 return;
290
291         /*
292          * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also* increment the normal
293          * page refcount field at least once, so that the page really is
294          * pinned.
295          */
296         if (folio_test_large(folio)) {
297                 WARN_ON_ONCE(atomic_read(&folio->_pincount) < 1);
298                 folio_ref_inc(folio);
299                 atomic_inc(&folio->_pincount);
300         } else {
301                 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
302                 folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
303         }
304 }
305
306 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
307                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
308 {
309         struct page *next = nth_page(start, i);
310         struct folio *folio = page_folio(next);
311         unsigned int nr = 1;
312
313         if (folio_test_large(folio))
314                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
315                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
316
317         *ntails = nr;
318         return folio;
319 }
320
321 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
322                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
323 {
324         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
325         unsigned int nr;
326
327         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
328                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
329                         break;
330         }
331
332         *ntails = nr - i;
333         return folio;
334 }
335
336 /**
337  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
338  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
339  * @npages: number of pages in the @pages array.
340  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
341  *
342  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
343  * variants called on that page.
344  *
345  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
346  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
347  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
348  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
349  *
350  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
351  *
352  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
353  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
354  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
355  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
356  *
357  */
358 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
359                                  bool make_dirty)
360 {
361         unsigned long i;
362         struct folio *folio;
363         unsigned int nr;
364
365         if (!make_dirty) {
366                 unpin_user_pages(pages, npages);
367                 return;
368         }
369
370         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
371         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
372                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
373                 /*
374                  * Checking PageDirty at this point may race with
375                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
376                  * cases:
377                  *
378                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
379                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
380                  * because clear_page_dirty_for_io() called
381                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
382                  * However, now the page is going to get written back,
383                  * which meets the original intention of setting it
384                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
385                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
386                  * back.
387                  *
388                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
389                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
390                  * written back, so it gets written back again in the
391                  * next writeback cycle. This is harmless.
392                  */
393                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
394                         folio_lock(folio);
395                         folio_mark_dirty(folio);
396                         folio_unlock(folio);
397                 }
398                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
399         }
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
402
403 /**
404  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
405  * gup-pinned page range
406  *
407  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
408  * @npages: number of consecutive pages to release.
409  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
410  *
411  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
412  * pin_user_pages() variants called on that page.
413  *
414  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
415  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
416  * page range was previously listed as clean.
417  *
418  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
419  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
420  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
421  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
422  *
423  */
424 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
425                                       bool make_dirty)
426 {
427         unsigned long i;
428         struct folio *folio;
429         unsigned int nr;
430
431         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
432                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
433                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
434                         folio_lock(folio);
435                         folio_mark_dirty(folio);
436                         folio_unlock(folio);
437                 }
438                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
439         }
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
442
443 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
444 {
445         unsigned long i;
446         struct folio *folio;
447         unsigned int nr;
448
449         /*
450          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
451          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
452          * which is why we're unpinning after all.
453          */
454         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
455                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
456                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
457         }
458 }
459
460 /**
461  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
462  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
463  * @npages: number of pages in the @pages array.
464  *
465  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
466  *
467  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
468  */
469 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
470 {
471         unsigned long i;
472         struct folio *folio;
473         unsigned int nr;
474
475         /*
476          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
477          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
478          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
479          */
480         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
481                 return;
482
483         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
484         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
485                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
486                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
487         }
488 }
489 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
490
491 /*
492  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
493  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
494  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
495  */
496 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
497 {
498         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
499                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
500 }
501
502 #ifdef CONFIG_MMU
503 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
504                 unsigned int flags)
505 {
506         /*
507          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
508          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
509          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
510          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
511          * But we can only make this optimization where a hole would surely
512          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
513          */
514         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
515                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
516                 return ERR_PTR(-EFAULT);
517         return NULL;
518 }
519
520 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
521                 pte_t *pte, unsigned int flags)
522 {
523         if (flags & FOLL_TOUCH) {
524                 pte_t orig_entry = ptep_get(pte);
525                 pte_t entry = orig_entry;
526
527                 if (flags & FOLL_WRITE)
528                         entry = pte_mkdirty(entry);
529                 entry = pte_mkyoung(entry);
530
531                 if (!pte_same(orig_entry, entry)) {
532                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
533                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
534                 }
535         }
536
537         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
538         return -EEXIST;
539 }
540
541 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
542 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
543                                         struct vm_area_struct *vma,
544                                         unsigned int flags)
545 {
546         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
547         if (pte_write(pte))
548                 return true;
549
550         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
551         if (!(flags & FOLL_FORCE))
552                 return false;
553
554         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
555         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
556                 return false;
557
558         /* ... or read-only private ones */
559         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
560                 return false;
561
562         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
563         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
564                 return false;
565
566         /*
567          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
568          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
569          */
570         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
571                 return false;
572
573         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
574         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
575                 return false;
576         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
577 }
578
579 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
580                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
581                 struct dev_pagemap **pgmap)
582 {
583         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
584         struct page *page;
585         spinlock_t *ptl;
586         pte_t *ptep, pte;
587         int ret;
588
589         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
590         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
591                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
592                 return ERR_PTR(-EINVAL);
593
594         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
595         if (!ptep)
596                 return no_page_table(vma, flags);
597         pte = ptep_get(ptep);
598         if (!pte_present(pte))
599                 goto no_page;
600         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
601                 goto no_page;
602
603         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
604
605         /*
606          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
607          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
608          */
609         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
610             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
611                 page = NULL;
612                 goto out;
613         }
614
615         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
616                 /*
617                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
618                  * case since they are only valid while holding the pgmap
619                  * reference.
620                  */
621                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
622                 if (*pgmap)
623                         page = pte_page(pte);
624                 else
625                         goto no_page;
626         } else if (unlikely(!page)) {
627                 if (flags & FOLL_DUMP) {
628                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
629                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
630                         goto out;
631                 }
632
633                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
634                         page = pte_page(pte);
635                 } else {
636                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
637                         page = ERR_PTR(ret);
638                         goto out;
639                 }
640         }
641
642         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
643                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
644                 goto out;
645         }
646
647         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
648                        !PageAnonExclusive(page), page);
649
650         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
651         ret = try_grab_page(page, flags);
652         if (unlikely(ret)) {
653                 page = ERR_PTR(ret);
654                 goto out;
655         }
656
657         /*
658          * We need to make the page accessible if and only if we are going
659          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
660          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
661          */
662         if (flags & FOLL_PIN) {
663                 ret = arch_make_page_accessible(page);
664                 if (ret) {
665                         unpin_user_page(page);
666                         page = ERR_PTR(ret);
667                         goto out;
668                 }
669         }
670         if (flags & FOLL_TOUCH) {
671                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
672                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
673                         set_page_dirty(page);
674                 /*
675                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
676                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
677                  * mark_page_accessed().
678                  */
679                 mark_page_accessed(page);
680         }
681 out:
682         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
683         return page;
684 no_page:
685         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
686         if (!pte_none(pte))
687                 return NULL;
688         return no_page_table(vma, flags);
689 }
690
691 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
692                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
693                                     unsigned int flags,
694                                     struct follow_page_context *ctx)
695 {
696         pmd_t *pmd, pmdval;
697         spinlock_t *ptl;
698         struct page *page;
699         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
700
701         pmd = pmd_offset(pudp, address);
702         pmdval = pmdp_get_lockless(pmd);
703         if (pmd_none(pmdval))
704                 return no_page_table(vma, flags);
705         if (!pmd_present(pmdval))
706                 return no_page_table(vma, flags);
707         if (pmd_devmap(pmdval)) {
708                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
709                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
710                 spin_unlock(ptl);
711                 if (page)
712                         return page;
713                 return no_page_table(vma, flags);
714         }
715         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
716                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
717
718         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
719                 return no_page_table(vma, flags);
720
721         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
722         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
723                 spin_unlock(ptl);
724                 return no_page_table(vma, flags);
725         }
726         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
727                 spin_unlock(ptl);
728                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
729         }
730         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
731                 spin_unlock(ptl);
732                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
733                 /* If pmd was left empty, stuff a page table in there quickly */
734                 return pte_alloc(mm, pmd) ? ERR_PTR(-ENOMEM) :
735                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
736         }
737         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
738         spin_unlock(ptl);
739         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
740         return page;
741 }
742
743 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
744                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
745                                     unsigned int flags,
746                                     struct follow_page_context *ctx)
747 {
748         pud_t *pud;
749         spinlock_t *ptl;
750         struct page *page;
751         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
752
753         pud = pud_offset(p4dp, address);
754         if (pud_none(*pud))
755                 return no_page_table(vma, flags);
756         if (pud_devmap(*pud)) {
757                 ptl = pud_lock(mm, pud);
758                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
759                 spin_unlock(ptl);
760                 if (page)
761                         return page;
762                 return no_page_table(vma, flags);
763         }
764         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
765                 return no_page_table(vma, flags);
766
767         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
768 }
769
770 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
771                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
772                                     unsigned int flags,
773                                     struct follow_page_context *ctx)
774 {
775         p4d_t *p4d;
776
777         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
778         if (p4d_none(*p4d))
779                 return no_page_table(vma, flags);
780         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
781         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
782                 return no_page_table(vma, flags);
783
784         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
785 }
786
787 /**
788  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
789  * @vma: vm_area_struct mapping @address
790  * @address: virtual address to look up
791  * @flags: flags modifying lookup behaviour
792  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
793  *       pointer to output page_mask
794  *
795  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
796  *
797  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
798  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
799  *
800  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
801  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
802  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
803  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
804  *
805  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
806  *
807  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
808  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
809  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
810  */
811 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
812                               unsigned long address, unsigned int flags,
813                               struct follow_page_context *ctx)
814 {
815         pgd_t *pgd;
816         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
817
818         ctx->page_mask = 0;
819
820         /*
821          * Call hugetlb_follow_page_mask for hugetlb vmas as it will use
822          * special hugetlb page table walking code.  This eliminates the
823          * need to check for hugetlb entries in the general walking code.
824          */
825         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
826                 return hugetlb_follow_page_mask(vma, address, flags,
827                                                 &ctx->page_mask);
828
829         pgd = pgd_offset(mm, address);
830
831         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
832                 return no_page_table(vma, flags);
833
834         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
835 }
836
837 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
838                          unsigned int foll_flags)
839 {
840         struct follow_page_context ctx = { NULL };
841         struct page *page;
842
843         if (vma_is_secretmem(vma))
844                 return NULL;
845
846         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
847                 return NULL;
848
849         /*
850          * We never set FOLL_HONOR_NUMA_FAULT because callers don't expect
851          * to fail on PROT_NONE-mapped pages.
852          */
853         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
854         if (ctx.pgmap)
855                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
856         return page;
857 }
858
859 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
860                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
861                 struct page **page)
862 {
863         pgd_t *pgd;
864         p4d_t *p4d;
865         pud_t *pud;
866         pmd_t *pmd;
867         pte_t *pte;
868         pte_t entry;
869         int ret = -EFAULT;
870
871         /* user gate pages are read-only */
872         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
873                 return -EFAULT;
874         if (address > TASK_SIZE)
875                 pgd = pgd_offset_k(address);
876         else
877                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
878         if (pgd_none(*pgd))
879                 return -EFAULT;
880         p4d = p4d_offset(pgd, address);
881         if (p4d_none(*p4d))
882                 return -EFAULT;
883         pud = pud_offset(p4d, address);
884         if (pud_none(*pud))
885                 return -EFAULT;
886         pmd = pmd_offset(pud, address);
887         if (!pmd_present(*pmd))
888                 return -EFAULT;
889         pte = pte_offset_map(pmd, address);
890         if (!pte)
891                 return -EFAULT;
892         entry = ptep_get(pte);
893         if (pte_none(entry))
894                 goto unmap;
895         *vma = get_gate_vma(mm);
896         if (!page)
897                 goto out;
898         *page = vm_normal_page(*vma, address, entry);
899         if (!*page) {
900                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(entry)))
901                         goto unmap;
902                 *page = pte_page(entry);
903         }
904         ret = try_grab_page(*page, gup_flags);
905         if (unlikely(ret))
906                 goto unmap;
907 out:
908         ret = 0;
909 unmap:
910         pte_unmap(pte);
911         return ret;
912 }
913
914 /*
915  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
916  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
917  * to 0 and -EBUSY returned.
918  */
919 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
920                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
921                 int *locked)
922 {
923         unsigned int fault_flags = 0;
924         vm_fault_t ret;
925
926         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
927                 return -EFAULT;
928         if (*flags & FOLL_WRITE)
929                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
930         if (*flags & FOLL_REMOTE)
931                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
932         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
933                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
934                 /*
935                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
936                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
937                  * That's because some callers may not be prepared to
938                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
939                  */
940                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
941                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
942         }
943         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
944                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
945         if (*flags & FOLL_TRIED) {
946                 /*
947                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
948                  * can co-exist
949                  */
950                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
951         }
952         if (unshare) {
953                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
954                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
955                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
956         }
957
958         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
959
960         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
961                 /*
962                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
963                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
964                  */
965                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
966                 *locked = 0;
967
968                 /*
969                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
970                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
971                  * what has happened - we've just fully completed a page
972                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
973                  * that we want to take the mmap lock _again_.
974                  */
975                 return -EAGAIN;
976         }
977
978         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
979                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
980
981                 if (err)
982                         return err;
983                 BUG();
984         }
985
986         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
987                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
988                         *locked = 0;
989                 return -EBUSY;
990         }
991
992         return 0;
993 }
994
995 /*
996  * Writing to file-backed mappings which require folio dirty tracking using GUP
997  * is a fundamentally broken operation, as kernel write access to GUP mappings
998  * do not adhere to the semantics expected by a file system.
999  *
1000  * Consider the following scenario:-
1001  *
1002  * 1. A folio is written to via GUP which write-faults the memory, notifying
1003  *    the file system and dirtying the folio.
1004  * 2. Later, writeback is triggered, resulting in the folio being cleaned and
1005  *    the PTE being marked read-only.
1006  * 3. The GUP caller writes to the folio, as it is mapped read/write via the
1007  *    direct mapping.
1008  * 4. The GUP caller, now done with the page, unpins it and sets it dirty
1009  *    (though it does not have to).
1010  *
1011  * This results in both data being written to a folio without writenotify, and
1012  * the folio being dirtied unexpectedly (if the caller decides to do so).
1013  */
1014 static bool writable_file_mapping_allowed(struct vm_area_struct *vma,
1015                                           unsigned long gup_flags)
1016 {
1017         /*
1018          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
1019          * pin is the most egregious case so this is the case we disallow.
1020          */
1021         if ((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM)) !=
1022             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM))
1023                 return true;
1024
1025         /*
1026          * If the VMA does not require dirty tracking then no problematic write
1027          * can occur either.
1028          */
1029         return !vma_needs_dirty_tracking(vma);
1030 }
1031
1032 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1033 {
1034         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1035         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1036         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1037         bool vma_anon = vma_is_anonymous(vma);
1038
1039         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1040                 return -EFAULT;
1041
1042         if ((gup_flags & FOLL_ANON) && !vma_anon)
1043                 return -EFAULT;
1044
1045         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1046                 return -EOPNOTSUPP;
1047
1048         if (vma_is_secretmem(vma))
1049                 return -EFAULT;
1050
1051         if (write) {
1052                 if (!vma_anon &&
1053                     !writable_file_mapping_allowed(vma, gup_flags))
1054                         return -EFAULT;
1055
1056                 if (!(vm_flags & VM_WRITE) || (vm_flags & VM_SHADOW_STACK)) {
1057                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1058                                 return -EFAULT;
1059                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
1060                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1061                                 return -EFAULT;
1062                         /*
1063                          * We used to let the write,force case do COW in a
1064                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1065                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1066                          * executable, without corrupting the file (yet only
1067                          * when that file had been opened for writing!).
1068                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1069                          * just reject it.
1070                          */
1071                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1072                                 return -EFAULT;
1073                 }
1074         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1075                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1076                         return -EFAULT;
1077                 /*
1078                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1079                  * have VM_MAYREAD set?
1080                  */
1081                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1082                         return -EFAULT;
1083         }
1084         /*
1085          * gups are always data accesses, not instruction
1086          * fetches, so execute=false here
1087          */
1088         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1089                 return -EFAULT;
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * This is "vma_lookup()", but with a warning if we would have
1095  * historically expanded the stack in the GUP code.
1096  */
1097 static struct vm_area_struct *gup_vma_lookup(struct mm_struct *mm,
1098          unsigned long addr)
1099 {
1100 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
1101         return vma_lookup(mm, addr);
1102 #else
1103         static volatile unsigned long next_warn;
1104         struct vm_area_struct *vma;
1105         unsigned long now, next;
1106
1107         vma = find_vma(mm, addr);
1108         if (!vma || (addr >= vma->vm_start))
1109                 return vma;
1110
1111         /* Only warn for half-way relevant accesses */
1112         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
1113                 return NULL;
1114         if (vma->vm_start - addr > 65536)
1115                 return NULL;
1116
1117         /* Let's not warn more than once an hour.. */
1118         now = jiffies; next = next_warn;
1119         if (next && time_before(now, next))
1120                 return NULL;
1121         next_warn = now + 60*60*HZ;
1122
1123         /* Let people know things may have changed. */
1124         pr_warn("GUP no longer grows the stack in %s (%d): %lx-%lx (%lx)\n",
1125                 current->comm, task_pid_nr(current),
1126                 vma->vm_start, vma->vm_end, addr);
1127         dump_stack();
1128         return NULL;
1129 #endif
1130 }
1131
1132 /**
1133  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1134  * @mm:         mm_struct of target mm
1135  * @start:      starting user address
1136  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1137  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1138  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1139  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1140  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1141  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1142  *
1143  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1144  * number requested), or an error. Details about the return value:
1145  *
1146  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1147  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1148  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1149  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1150  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1151  *
1152  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1153  *
1154  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1155  *
1156  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1157  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1158  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1159  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1160  *
1161  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1162  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1163  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1164  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1165  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1166  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1167  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1168  * locks can't be held over the syscall boundary.
1169  *
1170  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1171  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1172  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1173  * before put_page is called.
1174  *
1175  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1176  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1177  *
1178  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1179  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1180  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1181  *
1182  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1183  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1184  * you need some special @gup_flags.
1185  */
1186 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1187                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1188                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1189                 int *locked)
1190 {
1191         long ret = 0, i = 0;
1192         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1193         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1194
1195         if (!nr_pages)
1196                 return 0;
1197
1198         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1199
1200         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1201
1202         do {
1203                 struct page *page;
1204                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1205                 unsigned int page_increm;
1206
1207                 /* first iteration or cross vma bound */
1208                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1209                         /*
1210                          * MADV_POPULATE_(READ|WRITE) wants to handle VMA
1211                          * lookups+error reporting differently.
1212                          */
1213                         if (gup_flags & FOLL_MADV_POPULATE) {
1214                                 vma = vma_lookup(mm, start);
1215                                 if (!vma) {
1216                                         ret = -ENOMEM;
1217                                         goto out;
1218                                 }
1219                                 if (check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1220                                         ret = -EINVAL;
1221                                         goto out;
1222                                 }
1223                                 goto retry;
1224                         }
1225                         vma = gup_vma_lookup(mm, start);
1226                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1227                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1228                                                 gup_flags, &vma,
1229                                                 pages ? &page : NULL);
1230                                 if (ret)
1231                                         goto out;
1232                                 ctx.page_mask = 0;
1233                                 goto next_page;
1234                         }
1235
1236                         if (!vma) {
1237                                 ret = -EFAULT;
1238                                 goto out;
1239                         }
1240                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1241                         if (ret)
1242                                 goto out;
1243                 }
1244 retry:
1245                 /*
1246                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1247                  * potentially allocating memory.
1248                  */
1249                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1250                         ret = -EINTR;
1251                         goto out;
1252                 }
1253                 cond_resched();
1254
1255                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1256                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1257                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1258                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1259                         switch (ret) {
1260                         case 0:
1261                                 goto retry;
1262                         case -EBUSY:
1263                         case -EAGAIN:
1264                                 ret = 0;
1265                                 fallthrough;
1266                         case -EFAULT:
1267                         case -ENOMEM:
1268                         case -EHWPOISON:
1269                                 goto out;
1270                         }
1271                         BUG();
1272                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1273                         /*
1274                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1275                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1276                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1277                          * for this page.
1278                          */
1279                         if (pages) {
1280                                 ret = PTR_ERR(page);
1281                                 goto out;
1282                         }
1283                 } else if (IS_ERR(page)) {
1284                         ret = PTR_ERR(page);
1285                         goto out;
1286                 }
1287 next_page:
1288                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1289                 if (page_increm > nr_pages)
1290                         page_increm = nr_pages;
1291
1292                 if (pages) {
1293                         struct page *subpage;
1294                         unsigned int j;
1295
1296                         /*
1297                          * This must be a large folio (and doesn't need to
1298                          * be the whole folio; it can be part of it), do
1299                          * the refcount work for all the subpages too.
1300                          *
1301                          * NOTE: here the page may not be the head page
1302                          * e.g. when start addr is not thp-size aligned.
1303                          * try_grab_folio() should have taken care of tail
1304                          * pages.
1305                          */
1306                         if (page_increm > 1) {
1307                                 struct folio *folio;
1308
1309                                 /*
1310                                  * Since we already hold refcount on the
1311                                  * large folio, this should never fail.
1312                                  */
1313                                 folio = try_grab_folio(page, page_increm - 1,
1314                                                        foll_flags);
1315                                 if (WARN_ON_ONCE(!folio)) {
1316                                         /*
1317                                          * Release the 1st page ref if the
1318                                          * folio is problematic, fail hard.
1319                                          */
1320                                         gup_put_folio(page_folio(page), 1,
1321                                                       foll_flags);
1322                                         ret = -EFAULT;
1323                                         goto out;
1324                                 }
1325                         }
1326
1327                         for (j = 0; j < page_increm; j++) {
1328                                 subpage = nth_page(page, j);
1329                                 pages[i + j] = subpage;
1330                                 flush_anon_page(vma, subpage, start + j * PAGE_SIZE);
1331                                 flush_dcache_page(subpage);
1332                         }
1333                 }
1334
1335                 i += page_increm;
1336                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1337                 nr_pages -= page_increm;
1338         } while (nr_pages);
1339 out:
1340         if (ctx.pgmap)
1341                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1342         return i ? i : ret;
1343 }
1344
1345 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1346                               unsigned int fault_flags)
1347 {
1348         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1349         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1350         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1351
1352         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1353                 return false;
1354
1355         /*
1356          * The architecture might have a hardware protection
1357          * mechanism other than read/write that can deny access.
1358          *
1359          * gup always represents data access, not instruction
1360          * fetches, so execute=false here:
1361          */
1362         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1363                 return false;
1364
1365         return true;
1366 }
1367
1368 /**
1369  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1370  * @mm:         mm_struct of target mm
1371  * @address:    user address
1372  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1373  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1374  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1375  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1376  *
1377  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1378  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1379  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1380  * trying again.
1381  *
1382  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1383  *
1384  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1385  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1386  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1387  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1388  *
1389  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1390  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1391  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1392  * succeed.
1393  *
1394  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1395  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1396  */
1397 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1398                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1399                      bool *unlocked)
1400 {
1401         struct vm_area_struct *vma;
1402         vm_fault_t ret;
1403
1404         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1405
1406         if (unlocked)
1407                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1408
1409 retry:
1410         vma = gup_vma_lookup(mm, address);
1411         if (!vma)
1412                 return -EFAULT;
1413
1414         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1415                 return -EFAULT;
1416
1417         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1418             fatal_signal_pending(current))
1419                 return -EINTR;
1420
1421         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1422
1423         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1424                 /*
1425                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1426                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1427                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1428                  */
1429                 mmap_read_lock(mm);
1430                 *unlocked = true;
1431                 return 0;
1432         }
1433
1434         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1435                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1436
1437                 if (err)
1438                         return err;
1439                 BUG();
1440         }
1441
1442         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1443                 mmap_read_lock(mm);
1444                 *unlocked = true;
1445                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1446                 goto retry;
1447         }
1448
1449         return 0;
1450 }
1451 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1452
1453 /*
1454  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1455  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1456  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1457  */
1458 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1459 {
1460         if (fatal_signal_pending(current))
1461                 return true;
1462
1463         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1464                 return false;
1465
1466         return signal_pending(current);
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1471  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1472  * set (*locked = 0).
1473  *
1474  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1475  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1476  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1477  * function execution.
1478  *
1479  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1480  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1481  */
1482 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1483                                                 unsigned long start,
1484                                                 unsigned long nr_pages,
1485                                                 struct page **pages,
1486                                                 int *locked,
1487                                                 unsigned int flags)
1488 {
1489         long ret, pages_done;
1490         bool must_unlock = false;
1491
1492         if (!nr_pages)
1493                 return 0;
1494
1495         /*
1496          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1497          * lock must be released when this returns.
1498          */
1499         if (!*locked) {
1500                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1501                         return -EAGAIN;
1502                 must_unlock = true;
1503                 *locked = 1;
1504         }
1505         else
1506                 mmap_assert_locked(mm);
1507
1508         if (flags & FOLL_PIN)
1509                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1510
1511         /*
1512          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1513          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1514          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1515          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1516          *
1517          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1518          * that here, as any failures will be obvious enough.
1519          */
1520         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1521                 flags |= FOLL_GET;
1522
1523         pages_done = 0;
1524         for (;;) {
1525                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1526                                        locked);
1527                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1528                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1529                         pages_done = ret;
1530                         break;
1531                 }
1532
1533                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1534                 if (!*locked) {
1535                         BUG_ON(ret < 0);
1536                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1537                 }
1538
1539                 if (ret > 0) {
1540                         nr_pages -= ret;
1541                         pages_done += ret;
1542                         if (!nr_pages)
1543                                 break;
1544                 }
1545                 if (*locked) {
1546                         /*
1547                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1548                          * FOLL_NOWAIT.
1549                          */
1550                         if (!pages_done)
1551                                 pages_done = ret;
1552                         break;
1553                 }
1554                 /*
1555                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1556                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1557                  */
1558                 if (likely(pages))
1559                         pages += ret;
1560                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1561
1562                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1563                 must_unlock = true;
1564
1565 retry:
1566                 /*
1567                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1568                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1569                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1570                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1571                  * the caller's request. So we need to check it before we
1572                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1573                  */
1574                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1575                         if (!pages_done)
1576                                 pages_done = -EINTR;
1577                         break;
1578                 }
1579
1580                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1581                 if (ret) {
1582                         BUG_ON(ret > 0);
1583                         if (!pages_done)
1584                                 pages_done = ret;
1585                         break;
1586                 }
1587
1588                 *locked = 1;
1589                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1590                                        pages, locked);
1591                 if (!*locked) {
1592                         /* Continue to retry until we succeeded */
1593                         BUG_ON(ret != 0);
1594                         goto retry;
1595                 }
1596                 if (ret != 1) {
1597                         BUG_ON(ret > 1);
1598                         if (!pages_done)
1599                                 pages_done = ret;
1600                         break;
1601                 }
1602                 nr_pages--;
1603                 pages_done++;
1604                 if (!nr_pages)
1605                         break;
1606                 if (likely(pages))
1607                         pages++;
1608                 start += PAGE_SIZE;
1609         }
1610         if (must_unlock && *locked) {
1611                 /*
1612                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1613                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1614                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1615                  */
1616                 mmap_read_unlock(mm);
1617                 *locked = 0;
1618         }
1619
1620         /*
1621          * Failing to pin anything implies something has gone wrong (except when
1622          * FOLL_NOWAIT is specified).
1623          */
1624         if (WARN_ON_ONCE(pages_done == 0 && !(flags & FOLL_NOWAIT)))
1625                 return -EFAULT;
1626
1627         return pages_done;
1628 }
1629
1630 /**
1631  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1632  * @vma:   target vma
1633  * @start: start address
1634  * @end:   end address
1635  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1636  *
1637  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1638  *
1639  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1640  * code on error.
1641  *
1642  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1643  *
1644  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1645  * be unperturbed.
1646  *
1647  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1648  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1649  */
1650 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1651                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1652 {
1653         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1654         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1655         int local_locked = 1;
1656         int gup_flags;
1657         long ret;
1658
1659         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1660         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1661         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1662         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1663         mmap_assert_locked(mm);
1664
1665         /*
1666          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1667          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1668          */
1669         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1670                 return nr_pages;
1671
1672         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1673         /*
1674          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1675          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1676          * and we would not want to dirty them for nothing.
1677          */
1678         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1679                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1680
1681         /*
1682          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1683          * other than PROT_NONE.
1684          */
1685         if (vma_is_accessible(vma))
1686                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1687
1688         if (locked)
1689                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
1690
1691         /*
1692          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1693          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1694          */
1695         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1696                                NULL, locked ? locked : &local_locked);
1697         lru_add_drain();
1698         return ret;
1699 }
1700
1701 /*
1702  * faultin_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1703  *                        given range readable/writable
1704  *
1705  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1706  *
1707  * @mm: the mm to populate page tables in
1708  * @start: start address
1709  * @end: end address
1710  * @write: whether to prefault readable or writable
1711  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1712  *
1713  * Returns either number of processed pages in the MM, or a negative error
1714  * code on error (see __get_user_pages()). Note that this function reports
1715  * errors related to VMAs, such as incompatible mappings, as expected by
1716  * MADV_POPULATE_(READ|WRITE).
1717  *
1718  * The range must be page-aligned.
1719  *
1720  * mm->mmap_lock must be held. If it's released, *@locked will be set to 0.
1721  */
1722 long faultin_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1723                         unsigned long end, bool write, int *locked)
1724 {
1725         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1726         int gup_flags;
1727         long ret;
1728
1729         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1730         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1731         mmap_assert_locked(mm);
1732
1733         /*
1734          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1735          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1736          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1737          *             in the page table.
1738          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1739          *                a poisoned page.
1740          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1741          */
1742         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE |
1743                     FOLL_MADV_POPULATE;
1744         if (write)
1745                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1746
1747         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, NULL, locked,
1748                                       gup_flags);
1749         lru_add_drain();
1750         return ret;
1751 }
1752
1753 /*
1754  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1755  *
1756  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1757  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1758  * mmap_lock must not be held.
1759  */
1760 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1761 {
1762         struct mm_struct *mm = current->mm;
1763         unsigned long end, nstart, nend;
1764         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1765         int locked = 0;
1766         long ret = 0;
1767
1768         end = start + len;
1769
1770         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1771                 /*
1772                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1773                  * Find first corresponding VMA.
1774                  */
1775                 if (!locked) {
1776                         locked = 1;
1777                         mmap_read_lock(mm);
1778                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
1779                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1780                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
1781
1782                 if (!vma)
1783                         break;
1784                 /*
1785                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1786                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1787                  */
1788                 nend = min(end, vma->vm_end);
1789                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1790                         continue;
1791                 if (nstart < vma->vm_start)
1792                         nstart = vma->vm_start;
1793                 /*
1794                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1795                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1796                  * if the vma was already munlocked.
1797                  */
1798                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1799                 if (ret < 0) {
1800                         if (ignore_errors) {
1801                                 ret = 0;
1802                                 continue;       /* continue at next VMA */
1803                         }
1804                         break;
1805                 }
1806                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1807                 ret = 0;
1808         }
1809         if (locked)
1810                 mmap_read_unlock(mm);
1811         return ret;     /* 0 or negative error code */
1812 }
1813 #else /* CONFIG_MMU */
1814 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1815                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1816                 int *locked, unsigned int foll_flags)
1817 {
1818         struct vm_area_struct *vma;
1819         bool must_unlock = false;
1820         unsigned long vm_flags;
1821         long i;
1822
1823         if (!nr_pages)
1824                 return 0;
1825
1826         /*
1827          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1828          * lock must be released when this returns.
1829          */
1830         if (!*locked) {
1831                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1832                         return -EAGAIN;
1833                 must_unlock = true;
1834                 *locked = 1;
1835         }
1836
1837         /* calculate required read or write permissions.
1838          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1839          */
1840         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1841                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1842         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1843                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1844
1845         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1846                 vma = find_vma(mm, start);
1847                 if (!vma)
1848                         break;
1849
1850                 /* protect what we can, including chardevs */
1851                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1852                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1853                         break;
1854
1855                 if (pages) {
1856                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
1857                         if (pages[i])
1858                                 get_page(pages[i]);
1859                 }
1860
1861                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1862         }
1863
1864         if (must_unlock && *locked) {
1865                 mmap_read_unlock(mm);
1866                 *locked = 0;
1867         }
1868
1869         return i ? : -EFAULT;
1870 }
1871 #endif /* !CONFIG_MMU */
1872
1873 /**
1874  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1875  * @uaddr: start of address range
1876  * @size: size of address range
1877  *
1878  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1879  * copy_from_user()).
1880  */
1881 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1882 {
1883         char __user *start = uaddr, *end;
1884
1885         if (unlikely(size == 0))
1886                 return 0;
1887         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1888                 return size;
1889         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1890                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1891                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1892         }
1893         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1894         if (unlikely(end < start))
1895                 end = NULL;
1896         while (uaddr != end) {
1897                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1898                 uaddr += PAGE_SIZE;
1899         }
1900
1901 out:
1902         user_write_access_end();
1903         if (size > uaddr - start)
1904                 return size - (uaddr - start);
1905         return 0;
1906 }
1907 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1908
1909 /**
1910  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1911  * @uaddr: start of address range
1912  * @size: size of address range
1913  *
1914  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1915  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1916  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1917  *
1918  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1919  * copy_from_user()).
1920  */
1921 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1922 {
1923         size_t faulted_in;
1924
1925         /*
1926          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1927          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1928          * functions may not check for this.
1929          */
1930         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1931         if (faulted_in)
1932                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1933
1934         return size - faulted_in;
1935 }
1936 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1937
1938 /*
1939  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1940  * @uaddr: start of address range
1941  * @size: length of address range
1942  *
1943  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1944  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1945  * memory.
1946  *
1947  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1948  *
1949  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1950  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1951  * time.
1952  *
1953  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1954  * copy_from_user().
1955  */
1956 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1957 {
1958         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1959         struct mm_struct *mm = current->mm;
1960         bool unlocked = false;
1961
1962         if (unlikely(size == 0))
1963                 return 0;
1964         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1965         if (end < start)
1966                 end = 0;
1967
1968         mmap_read_lock(mm);
1969         do {
1970                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1971                         break;
1972                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1973         } while (start != end);
1974         mmap_read_unlock(mm);
1975
1976         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1977                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1978         return 0;
1979 }
1980 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1981
1982 /**
1983  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1984  * @uaddr: start of user address range
1985  * @size: size of user address range
1986  *
1987  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1988  * copy_from_user()).
1989  */
1990 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1991 {
1992         const char __user *start = uaddr, *end;
1993         volatile char c;
1994
1995         if (unlikely(size == 0))
1996                 return 0;
1997         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1998                 return size;
1999         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2000                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2001                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2002         }
2003         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2004         if (unlikely(end < start))
2005                 end = NULL;
2006         while (uaddr != end) {
2007                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2008                 uaddr += PAGE_SIZE;
2009         }
2010
2011 out:
2012         user_read_access_end();
2013         (void)c;
2014         if (size > uaddr - start)
2015                 return size - (uaddr - start);
2016         return 0;
2017 }
2018 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
2019
2020 /**
2021  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
2022  * @addr: user address
2023  *
2024  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
2025  * to be freed afterwards by put_page().
2026  *
2027  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
2028  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
2029  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
2030  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
2031  *
2032  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
2033  */
2034 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
2035 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
2036 {
2037         struct page *page;
2038         int locked = 0;
2039         int ret;
2040
2041         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &locked,
2042                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
2043         return (ret == 1) ? page : NULL;
2044 }
2045 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
2046
2047 #ifdef CONFIG_MIGRATION
2048 /*
2049  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
2050  */
2051 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
2052                                         struct list_head *movable_page_list,
2053                                         unsigned long nr_pages,
2054                                         struct page **pages)
2055 {
2056         unsigned long i, collected = 0;
2057         struct folio *prev_folio = NULL;
2058         bool drain_allow = true;
2059
2060         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2061                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2062
2063                 if (folio == prev_folio)
2064                         continue;
2065                 prev_folio = folio;
2066
2067                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
2068                         continue;
2069
2070                 collected++;
2071
2072                 if (folio_is_device_coherent(folio))
2073                         continue;
2074
2075                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2076                         isolate_hugetlb(folio, movable_page_list);
2077                         continue;
2078                 }
2079
2080                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
2081                         lru_add_drain_all();
2082                         drain_allow = false;
2083                 }
2084
2085                 if (!folio_isolate_lru(folio))
2086                         continue;
2087
2088                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
2089                 node_stat_mod_folio(folio,
2090                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
2091                                     folio_nr_pages(folio));
2092         }
2093
2094         return collected;
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
2099  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
2100  * (or partial success).
2101  */
2102 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
2103                                         struct list_head *movable_page_list,
2104                                         unsigned long nr_pages,
2105                                         struct page **pages)
2106 {
2107         int ret;
2108         unsigned long i;
2109
2110         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2111                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2112
2113                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
2114                         /*
2115                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
2116                          * the pin on the source page to a normal reference.
2117                          */
2118                         pages[i] = NULL;
2119                         folio_get(folio);
2120                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
2121
2122                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
2123                                 ret = -EBUSY;
2124                                 goto err;
2125                         }
2126
2127                         continue;
2128                 }
2129
2130                 /*
2131                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
2132                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
2133                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
2134                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
2135                  * page won't be freed if it's migrating.
2136                  */
2137                 unpin_user_page(pages[i]);
2138                 pages[i] = NULL;
2139         }
2140
2141         if (!list_empty(movable_page_list)) {
2142                 struct migration_target_control mtc = {
2143                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2144                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2145                 };
2146
2147                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
2148                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2149                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2150                         ret = -ENOMEM;
2151                         goto err;
2152                 }
2153         }
2154
2155         putback_movable_pages(movable_page_list);
2156
2157         return -EAGAIN;
2158
2159 err:
2160         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2161                 if (pages[i])
2162                         unpin_user_page(pages[i]);
2163         putback_movable_pages(movable_page_list);
2164
2165         return ret;
2166 }
2167
2168 /*
2169  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2170  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2171  * this routine.
2172  *
2173  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2174  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2175  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2176  * call this routine again.
2177  *
2178  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2179  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2180  *
2181  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2182  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2183  */
2184 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2185                                             struct page **pages)
2186 {
2187         unsigned long collected;
2188         LIST_HEAD(movable_page_list);
2189
2190         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2191                                                 nr_pages, pages);
2192         if (!collected)
2193                 return 0;
2194
2195         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2196                                                 pages);
2197 }
2198 #else
2199 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2200                                             struct page **pages)
2201 {
2202         return 0;
2203 }
2204 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2205
2206 /*
2207  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2208  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2209  */
2210 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2211                                   unsigned long start,
2212                                   unsigned long nr_pages,
2213                                   struct page **pages,
2214                                   int *locked,
2215                                   unsigned int gup_flags)
2216 {
2217         unsigned int flags;
2218         long rc, nr_pinned_pages;
2219
2220         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2221                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2222                                                locked, gup_flags);
2223
2224         flags = memalloc_pin_save();
2225         do {
2226                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2227                                                           pages, locked,
2228                                                           gup_flags);
2229                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2230                         rc = nr_pinned_pages;
2231                         break;
2232                 }
2233
2234                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2235                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2236         } while (rc == -EAGAIN);
2237         memalloc_pin_restore(flags);
2238         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2243  * update them with the required flags that the caller must have set.
2244  */
2245 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, int *locked,
2246                               unsigned int *gup_flags_p, unsigned int to_set)
2247 {
2248         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2249
2250         /*
2251          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2252          * interfaces:
2253          * - FOLL_TOUCH/FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2254          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2255          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2256          */
2257         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & INTERNAL_GUP_FLAGS))
2258                 return false;
2259
2260         gup_flags |= to_set;
2261         if (locked) {
2262                 /* At the external interface locked must be set */
2263                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2264                         return false;
2265
2266                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2267         }
2268
2269         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2270         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2271                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2272                 return false;
2273
2274         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2275         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2276                 return false;
2277
2278         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2279         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2280                 return false;
2281
2282         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2283         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2284                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2285                 return false;
2286
2287         *gup_flags_p = gup_flags;
2288         return true;
2289 }
2290
2291 #ifdef CONFIG_MMU
2292 /**
2293  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2294  * @mm:         mm_struct of target mm
2295  * @start:      starting user address
2296  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2297  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2298  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2299  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2300  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2301  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2302  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2303  *              utilised. Lock must initially be held.
2304  *
2305  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2306  * number requested), or an error. Details about the return value:
2307  *
2308  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2309  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2310  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2311  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2312  *
2313  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2314  *
2315  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2316  *
2317  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2318  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2319  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2320  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2321  *
2322  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2323  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2324  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2325  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2326  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2327  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2328  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2329  * locks can't be held over the syscall boundary.
2330  *
2331  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2332  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2333  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2334  *
2335  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2336  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2337  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2338  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2339  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2340  *
2341  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2342  *
2343  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2344  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2345  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2346  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2347  */
2348 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2349                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2350                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2351                 int *locked)
2352 {
2353         int local_locked = 1;
2354
2355         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
2356                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2357                 return -EINVAL;
2358
2359         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2360                                        locked ? locked : &local_locked,
2361                                        gup_flags);
2362 }
2363 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2364
2365 #else /* CONFIG_MMU */
2366 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2367                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2368                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2369                            int *locked)
2370 {
2371         return 0;
2372 }
2373 #endif /* !CONFIG_MMU */
2374
2375 /**
2376  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2377  * @start:      starting user address
2378  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2379  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2380  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2381  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2382  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2383  *
2384  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2385  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2386  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2387  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2388  */
2389 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2390                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2391 {
2392         int locked = 1;
2393
2394         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2395                 return -EINVAL;
2396
2397         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2398                                        &locked, gup_flags);
2399 }
2400 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2401
2402 /*
2403  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2404  *
2405  *      mmap_read_lock(mm);
2406  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2407  *      mmap_read_unlock(mm);
2408  *
2409  *  with:
2410  *
2411  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2412  *
2413  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2414  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2415  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2416  */
2417 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2418                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2419 {
2420         int locked = 0;
2421
2422         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
2423                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2424                 return -EINVAL;
2425
2426         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2427                                        &locked, gup_flags);
2428 }
2429 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2430
2431 /*
2432  * Fast GUP
2433  *
2434  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2435  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2436  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2437  * block any THP splits.
2438  *
2439  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2440  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2441  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2442  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2443  *
2444  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2445  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2446  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2447  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2448  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2449  *
2450  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2451  * are currently made:
2452  *
2453  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2454  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2455  *
2456  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2457  *
2458  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2459  *
2460  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2461  *
2462  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2463  */
2464 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2465
2466 /*
2467  * Used in the GUP-fast path to determine whether a pin is permitted for a
2468  * specific folio.
2469  *
2470  * This call assumes the caller has pinned the folio, that the lowest page table
2471  * level still points to this folio, and that interrupts have been disabled.
2472  *
2473  * Writing to pinned file-backed dirty tracked folios is inherently problematic
2474  * (see comment describing the writable_file_mapping_allowed() function). We
2475  * therefore try to avoid the most egregious case of a long-term mapping doing
2476  * so.
2477  *
2478  * This function cannot be as thorough as that one as the VMA is not available
2479  * in the fast path, so instead we whitelist known good cases and if in doubt,
2480  * fall back to the slow path.
2481  */
2482 static bool folio_fast_pin_allowed(struct folio *folio, unsigned int flags)
2483 {
2484         struct address_space *mapping;
2485         unsigned long mapping_flags;
2486
2487         /*
2488          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
2489          * pin is the most egregious case so this is the one we disallow.
2490          */
2491         if ((flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE)) !=
2492             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE))
2493                 return true;
2494
2495         /* The folio is pinned, so we can safely access folio fields. */
2496
2497         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2498                 return false;
2499
2500         /* hugetlb mappings do not require dirty-tracking. */
2501         if (folio_test_hugetlb(folio))
2502                 return true;
2503
2504         /*
2505          * GUP-fast disables IRQs. When IRQS are disabled, RCU grace periods
2506          * cannot proceed, which means no actions performed under RCU can
2507          * proceed either.
2508          *
2509          * inodes and thus their mappings are freed under RCU, which means the
2510          * mapping cannot be freed beneath us and thus we can safely dereference
2511          * it.
2512          */
2513         lockdep_assert_irqs_disabled();
2514
2515         /*
2516          * However, there may be operations which _alter_ the mapping, so ensure
2517          * we read it once and only once.
2518          */
2519         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
2520
2521         /*
2522          * The mapping may have been truncated, in any case we cannot determine
2523          * if this mapping is safe - fall back to slow path to determine how to
2524          * proceed.
2525          */
2526         if (!mapping)
2527                 return false;
2528
2529         /* Anonymous folios pose no problem. */
2530         mapping_flags = (unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS;
2531         if (mapping_flags)
2532                 return mapping_flags & PAGE_MAPPING_ANON;
2533
2534         /*
2535          * At this point, we know the mapping is non-null and points to an
2536          * address_space object. The only remaining whitelisted file system is
2537          * shmem.
2538          */
2539         return shmem_mapping(mapping);
2540 }
2541
2542 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2543                                             unsigned int flags,
2544                                             struct page **pages)
2545 {
2546         while ((*nr) - nr_start) {
2547                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2548
2549                 ClearPageReferenced(page);
2550                 if (flags & FOLL_PIN)
2551                         unpin_user_page(page);
2552                 else
2553                         put_page(page);
2554         }
2555 }
2556
2557 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2558 /*
2559  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2560  * operations.
2561  *
2562  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2563  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2564  *
2565  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2566  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2567  * is pinned.
2568  *
2569  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2570  *
2571  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2572  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2573  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2574  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2575  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2576  */
2577 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2578                          unsigned long end, unsigned int flags,
2579                          struct page **pages, int *nr)
2580 {
2581         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2582         int nr_start = *nr, ret = 0;
2583         pte_t *ptep, *ptem;
2584
2585         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2586         if (!ptep)
2587                 return 0;
2588         do {
2589                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2590                 struct page *page;
2591                 struct folio *folio;
2592
2593                 /*
2594                  * Always fallback to ordinary GUP on PROT_NONE-mapped pages:
2595                  * pte_access_permitted() better should reject these pages
2596                  * either way: otherwise, GUP-fast might succeed in
2597                  * cases where ordinary GUP would fail due to VMA access
2598                  * permissions.
2599                  */
2600                 if (pte_protnone(pte))
2601                         goto pte_unmap;
2602
2603                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2604                         goto pte_unmap;
2605
2606                 if (pte_devmap(pte)) {
2607                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2608                                 goto pte_unmap;
2609
2610                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2611                         if (unlikely(!pgmap)) {
2612                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2613                                 goto pte_unmap;
2614                         }
2615                 } else if (pte_special(pte))
2616                         goto pte_unmap;
2617
2618                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2619                 page = pte_page(pte);
2620
2621                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2622                 if (!folio)
2623                         goto pte_unmap;
2624
2625                 if (unlikely(folio_is_secretmem(folio))) {
2626                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2627                         goto pte_unmap;
2628                 }
2629
2630                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2631                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2632                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2633                         goto pte_unmap;
2634                 }
2635
2636                 if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2637                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2638                         goto pte_unmap;
2639                 }
2640
2641                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2642                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2643                         goto pte_unmap;
2644                 }
2645
2646                 /*
2647                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2648                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2649                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2650                  * details.
2651                  */
2652                 if (flags & FOLL_PIN) {
2653                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2654                         if (ret) {
2655                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2656                                 goto pte_unmap;
2657                         }
2658                 }
2659                 folio_set_referenced(folio);
2660                 pages[*nr] = page;
2661                 (*nr)++;
2662         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2663
2664         ret = 1;
2665
2666 pte_unmap:
2667         if (pgmap)
2668                 put_dev_pagemap(pgmap);
2669         pte_unmap(ptem);
2670         return ret;
2671 }
2672 #else
2673
2674 /*
2675  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2676  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2677  * to be special.
2678  *
2679  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2680  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2681  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2682  */
2683 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2684                          unsigned long end, unsigned int flags,
2685                          struct page **pages, int *nr)
2686 {
2687         return 0;
2688 }
2689 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2690
2691 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2692 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2693                              unsigned long end, unsigned int flags,
2694                              struct page **pages, int *nr)
2695 {
2696         int nr_start = *nr;
2697         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2698
2699         do {
2700                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2701
2702                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2703                 if (unlikely(!pgmap)) {
2704                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2705                         break;
2706                 }
2707
2708                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
2709                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2710                         break;
2711                 }
2712
2713                 SetPageReferenced(page);
2714                 pages[*nr] = page;
2715                 if (unlikely(try_grab_page(page, flags))) {
2716                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2717                         break;
2718                 }
2719                 (*nr)++;
2720                 pfn++;
2721         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2722
2723         put_dev_pagemap(pgmap);
2724         return addr == end;
2725 }
2726
2727 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2728                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2729                                  struct page **pages, int *nr)
2730 {
2731         unsigned long fault_pfn;
2732         int nr_start = *nr;
2733
2734         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2735         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2736                 return 0;
2737
2738         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2739                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2740                 return 0;
2741         }
2742         return 1;
2743 }
2744
2745 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2746                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2747                                  struct page **pages, int *nr)
2748 {
2749         unsigned long fault_pfn;
2750         int nr_start = *nr;
2751
2752         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2753         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2754                 return 0;
2755
2756         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2757                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2758                 return 0;
2759         }
2760         return 1;
2761 }
2762 #else
2763 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2764                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2765                                  struct page **pages, int *nr)
2766 {
2767         BUILD_BUG();
2768         return 0;
2769 }
2770
2771 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2772                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2773                                  struct page **pages, int *nr)
2774 {
2775         BUILD_BUG();
2776         return 0;
2777 }
2778 #endif
2779
2780 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2781                            unsigned long end, struct page **pages)
2782 {
2783         int nr;
2784
2785         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2786                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2787
2788         return nr;
2789 }
2790
2791 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2792 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2793                                       unsigned long sz)
2794 {
2795         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2796         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2797 }
2798
2799 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2800                        unsigned long end, unsigned int flags,
2801                        struct page **pages, int *nr)
2802 {
2803         unsigned long pte_end;
2804         struct page *page;
2805         struct folio *folio;
2806         pte_t pte;
2807         int refs;
2808
2809         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2810         if (pte_end < end)
2811                 end = pte_end;
2812
2813         pte = huge_ptep_get(ptep);
2814
2815         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2816                 return 0;
2817
2818         /* hugepages are never "special" */
2819         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2820
2821         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2822         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2823
2824         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2825         if (!folio)
2826                 return 0;
2827
2828         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2829                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2830                 return 0;
2831         }
2832
2833         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2834                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2835                 return 0;
2836         }
2837
2838         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2839                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2840                 return 0;
2841         }
2842
2843         *nr += refs;
2844         folio_set_referenced(folio);
2845         return 1;
2846 }
2847
2848 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2849                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2850                 struct page **pages, int *nr)
2851 {
2852         pte_t *ptep;
2853         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2854         unsigned long next;
2855
2856         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2857         do {
2858                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2859                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2860                         return 0;
2861         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2862
2863         return 1;
2864 }
2865 #else
2866 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2867                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2868                 struct page **pages, int *nr)
2869 {
2870         return 0;
2871 }
2872 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2873
2874 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2875                         unsigned long end, unsigned int flags,
2876                         struct page **pages, int *nr)
2877 {
2878         struct page *page;
2879         struct folio *folio;
2880         int refs;
2881
2882         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2883                 return 0;
2884
2885         if (pmd_devmap(orig)) {
2886                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2887                         return 0;
2888                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2889                                              pages, nr);
2890         }
2891
2892         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2893         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2894
2895         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2896         if (!folio)
2897                 return 0;
2898
2899         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2900                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2901                 return 0;
2902         }
2903
2904         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2905                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2906                 return 0;
2907         }
2908         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2909                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2910                 return 0;
2911         }
2912
2913         *nr += refs;
2914         folio_set_referenced(folio);
2915         return 1;
2916 }
2917
2918 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2919                         unsigned long end, unsigned int flags,
2920                         struct page **pages, int *nr)
2921 {
2922         struct page *page;
2923         struct folio *folio;
2924         int refs;
2925
2926         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2927                 return 0;
2928
2929         if (pud_devmap(orig)) {
2930                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2931                         return 0;
2932                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2933                                              pages, nr);
2934         }
2935
2936         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2937         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2938
2939         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2940         if (!folio)
2941                 return 0;
2942
2943         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2944                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2945                 return 0;
2946         }
2947
2948         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2949                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2950                 return 0;
2951         }
2952
2953         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2954                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2955                 return 0;
2956         }
2957
2958         *nr += refs;
2959         folio_set_referenced(folio);
2960         return 1;
2961 }
2962
2963 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2964                         unsigned long end, unsigned int flags,
2965                         struct page **pages, int *nr)
2966 {
2967         int refs;
2968         struct page *page;
2969         struct folio *folio;
2970
2971         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2972                 return 0;
2973
2974         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2975
2976         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2977         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2978
2979         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2980         if (!folio)
2981                 return 0;
2982
2983         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2984                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2985                 return 0;
2986         }
2987
2988         if (!pgd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2989                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2990                 return 0;
2991         }
2992
2993         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2994                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2995                 return 0;
2996         }
2997
2998         *nr += refs;
2999         folio_set_referenced(folio);
3000         return 1;
3001 }
3002
3003 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
3004                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3005 {
3006         unsigned long next;
3007         pmd_t *pmdp;
3008
3009         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
3010         do {
3011                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
3012
3013                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3014                 if (!pmd_present(pmd))
3015                         return 0;
3016
3017                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
3018                              pmd_devmap(pmd))) {
3019                         /* See gup_pte_range() */
3020                         if (pmd_protnone(pmd))
3021                                 return 0;
3022
3023                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3024                                 pages, nr))
3025                                 return 0;
3026
3027                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
3028                         /*
3029                          * architecture have different format for hugetlbfs
3030                          * pmd format and THP pmd format
3031                          */
3032                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
3033                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3034                                 return 0;
3035                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
3036                         return 0;
3037         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
3038
3039         return 1;
3040 }
3041
3042 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
3043                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3044 {
3045         unsigned long next;
3046         pud_t *pudp;
3047
3048         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
3049         do {
3050                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
3051
3052                 next = pud_addr_end(addr, end);
3053                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
3054                         return 0;
3055                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
3056                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
3057                                           pages, nr))
3058                                 return 0;
3059                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
3060                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
3061                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3062                                 return 0;
3063                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
3064                         return 0;
3065         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
3066
3067         return 1;
3068 }
3069
3070 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
3071                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3072 {
3073         unsigned long next;
3074         p4d_t *p4dp;
3075
3076         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
3077         do {
3078                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
3079
3080                 next = p4d_addr_end(addr, end);
3081                 if (p4d_none(p4d))
3082                         return 0;
3083                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
3084                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
3085                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
3086                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3087                                 return 0;
3088                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
3089                         return 0;
3090         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
3091
3092         return 1;
3093 }
3094
3095 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3096                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3097 {
3098         unsigned long next;
3099         pgd_t *pgdp;
3100
3101         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
3102         do {
3103                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
3104
3105                 next = pgd_addr_end(addr, end);
3106                 if (pgd_none(pgd))
3107                         return;
3108                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
3109                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
3110                                           pages, nr))
3111                                 return;
3112                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
3113                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
3114                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3115                                 return;
3116                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
3117                         return;
3118         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
3119 }
3120 #else
3121 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3122                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3123 {
3124 }
3125 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
3126
3127 #ifndef gup_fast_permitted
3128 /*
3129  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
3130  * we need to fall back to the slow version:
3131  */
3132 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
3133 {
3134         return true;
3135 }
3136 #endif
3137
3138 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
3139                                             unsigned long end,
3140                                             unsigned int gup_flags,
3141                                             struct page **pages)
3142 {
3143         unsigned long flags;
3144         int nr_pinned = 0;
3145         unsigned seq;
3146
3147         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
3148             !gup_fast_permitted(start, end))
3149                 return 0;
3150
3151         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3152                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
3153                 if (seq & 1)
3154                         return 0;
3155         }
3156
3157         /*
3158          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
3159          * general purpose use of this routine.
3160          *
3161          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
3162          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
3163          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
3164          *
3165          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
3166          * that come from THPs splitting.
3167          */
3168         local_irq_save(flags);
3169         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
3170         local_irq_restore(flags);
3171
3172         /*
3173          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
3174          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
3175          */
3176         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3177                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
3178                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
3179                         return 0;
3180                 } else {
3181                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
3182                 }
3183         }
3184         return nr_pinned;
3185 }
3186
3187 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
3188                                         unsigned long nr_pages,
3189                                         unsigned int gup_flags,
3190                                         struct page **pages)
3191 {
3192         unsigned long len, end;
3193         unsigned long nr_pinned;
3194         int locked = 0;
3195         int ret;
3196
3197         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
3198                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
3199                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
3200                                        FOLL_PCI_P2PDMA | FOLL_HONOR_NUMA_FAULT)))
3201                 return -EINVAL;
3202
3203         if (gup_flags & FOLL_PIN)
3204                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
3205
3206         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
3207                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
3208
3209         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
3210         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
3211         if (check_add_overflow(start, len, &end))
3212                 return -EOVERFLOW;
3213         if (end > TASK_SIZE_MAX)
3214                 return -EFAULT;
3215         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
3216                 return -EFAULT;
3217
3218         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
3219         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
3220                 return nr_pinned;
3221
3222         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
3223         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
3224         pages += nr_pinned;
3225         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
3226                                     pages, &locked,
3227                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
3228         if (ret < 0) {
3229                 /*
3230                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
3231                  * returning -errno is not an option
3232                  */
3233                 if (nr_pinned)
3234                         return nr_pinned;
3235                 return ret;
3236         }
3237         return ret + nr_pinned;
3238 }
3239
3240 /**
3241  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3242  * @start:      starting user address
3243  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3244  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3245  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3246  *              Should be at least nr_pages long.
3247  *
3248  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3249  * the regular GUP.
3250  *
3251  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3252  * pages pinned.
3253  *
3254  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3255  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3256  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3257  */
3258 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3259                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3260 {
3261         /*
3262          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3263          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3264          *
3265          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3266          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3267          */
3268         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3269                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3270                 return -EINVAL;
3271
3272         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3273 }
3274 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3275
3276 /**
3277  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3278  * @start:      starting user address
3279  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3280  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3281  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3282  *              Should be at least nr_pages long.
3283  *
3284  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3285  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3286  * calling get_user_pages().
3287  *
3288  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3289  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3290  * -errno.
3291  */
3292 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3293                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3294 {
3295         /*
3296          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3297          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3298          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3299          * request.
3300          */
3301         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3302                 return -EINVAL;
3303         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3304 }
3305 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3306
3307 /**
3308  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3309  *
3310  * @start:      starting user address
3311  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3312  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3313  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3314  *              Should be at least nr_pages long.
3315  *
3316  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3317  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3318  * the arguments here are identical.
3319  *
3320  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3321  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3322  *
3323  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3324  * pins in it and unpin_user_page() will not remove pins from it.
3325  */
3326 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3327                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3328 {
3329         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3330                 return -EINVAL;
3331         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3332 }
3333 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3334
3335 /**
3336  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3337  *
3338  * @mm:         mm_struct of target mm
3339  * @start:      starting user address
3340  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3341  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3342  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3343  *              Should be at least nr_pages long.
3344  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3345  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3346  *              utilised. Lock must initially be held.
3347  *
3348  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3349  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3350  * the arguments here are identical.
3351  *
3352  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3353  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3354  *
3355  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3356  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3357  */
3358 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3359                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3360                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3361                            int *locked)
3362 {
3363         int local_locked = 1;
3364
3365         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
3366                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3367                 return 0;
3368         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
3369                                      locked ? locked : &local_locked,
3370                                      gup_flags);
3371 }
3372 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3373
3374 /**
3375  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3376  *
3377  * @start:      starting user address
3378  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3379  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3380  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3381  *              Should be at least nr_pages long.
3382  *
3383  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3384  * FOLL_PIN is set.
3385  *
3386  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3387  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3388  *
3389  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3390  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3391  */
3392 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3393                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3394 {
3395         int locked = 1;
3396
3397         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3398                 return 0;
3399         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3400                                      pages, &locked, gup_flags);
3401 }
3402 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3403
3404 /*
3405  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3406  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3407  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3408  *
3409  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3410  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3411  */
3412 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3413                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3414 {
3415         int locked = 0;
3416
3417         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3418                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3419                 return 0;
3420
3421         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
3422                                      &locked, gup_flags);
3423 }
3424 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);