OSDN Git Service

mm/gup.c: update the documentation
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 static void hpage_pincount_add(struct page *page, int refs)
33 {
34         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
35         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
36
37         atomic_add(refs, compound_pincount_ptr(page));
38 }
39
40 static void hpage_pincount_sub(struct page *page, int refs)
41 {
42         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
43         VM_BUG_ON_PAGE(page != compound_head(page), page);
44
45         atomic_sub(refs, compound_pincount_ptr(page));
46 }
47
48 /*
49  * Return the compound head page with ref appropriately incremented,
50  * or NULL if that failed.
51  */
52 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
53 {
54         struct page *head = compound_head(page);
55
56         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
57                 return NULL;
58         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
59                 return NULL;
60         return head;
61 }
62
63 /*
64  * try_grab_compound_head() - attempt to elevate a page's refcount, by a
65  * flags-dependent amount.
66  *
67  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
68  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
69  *
70  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
71  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
72  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
73  *
74  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
75  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
76  *
77  * Return: head page (with refcount appropriately incremented) for success, or
78  * NULL upon failure. If neither FOLL_GET nor FOLL_PIN was set, that's
79  * considered failure, and furthermore, a likely bug in the caller, so a warning
80  * is also emitted.
81  */
82 static __maybe_unused struct page *try_grab_compound_head(struct page *page,
83                                                           int refs,
84                                                           unsigned int flags)
85 {
86         if (flags & FOLL_GET)
87                 return try_get_compound_head(page, refs);
88         else if (flags & FOLL_PIN) {
89                 int orig_refs = refs;
90
91                 /*
92                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN with CMA in the gup fast
93                  * path, so fail and let the caller fall back to the slow path.
94                  */
95                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM) &&
96                                 is_migrate_cma_page(page))
97                         return NULL;
98
99                 /*
100                  * When pinning a compound page of order > 1 (which is what
101                  * hpage_pincount_available() checks for), use an exact count to
102                  * track it, via hpage_pincount_add/_sub().
103                  *
104                  * However, be sure to *also* increment the normal page refcount
105                  * field at least once, so that the page really is pinned.
106                  */
107                 if (!hpage_pincount_available(page))
108                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
109
110                 page = try_get_compound_head(page, refs);
111                 if (!page)
112                         return NULL;
113
114                 if (hpage_pincount_available(page))
115                         hpage_pincount_add(page, refs);
116
117                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,
118                                     orig_refs);
119
120                 return page;
121         }
122
123         WARN_ON_ONCE(1);
124         return NULL;
125 }
126
127 /**
128  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
129  *
130  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
131  *
132  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
133  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
134  *
135  * @page:    pointer to page to be grabbed
136  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
137  *
138  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
139  * time. Cases:
140  *
141  *    FOLL_GET: page's refcount will be incremented by 1.
142  *    FOLL_PIN: page's refcount will be incremented by GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
143  *
144  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
145  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
146  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
147  */
148 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
149 {
150         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
151
152         if (flags & FOLL_GET)
153                 return try_get_page(page);
154         else if (flags & FOLL_PIN) {
155                 int refs = 1;
156
157                 page = compound_head(page);
158
159                 if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
160                         return false;
161
162                 if (hpage_pincount_available(page))
163                         hpage_pincount_add(page, 1);
164                 else
165                         refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
166
167                 /*
168                  * Similar to try_grab_compound_head(): even if using the
169                  * hpage_pincount_add/_sub() routines, be sure to
170                  * *also* increment the normal page refcount field at least
171                  * once, so that the page really is pinned.
172                  */
173                 page_ref_add(page, refs);
174
175                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
176         }
177
178         return true;
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
182 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
183 {
184         int count, refs = 1;
185
186         if (!page_is_devmap_managed(page))
187                 return false;
188
189         if (hpage_pincount_available(page))
190                 hpage_pincount_sub(page, 1);
191         else
192                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
193
194         count = page_ref_sub_return(page, refs);
195
196         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
197         /*
198          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
199          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
200          * stable because nobody holds a reference on the page.
201          */
202         if (count == 1)
203                 free_devmap_managed_page(page);
204         else if (!count)
205                 __put_page(page);
206
207         return true;
208 }
209 #else
210 static bool __unpin_devmap_managed_user_page(struct page *page)
211 {
212         return false;
213 }
214 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
215
216 /**
217  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
218  * @page:            pointer to page to be released
219  *
220  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
221  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
222  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
223  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
224  */
225 void unpin_user_page(struct page *page)
226 {
227         int refs = 1;
228
229         page = compound_head(page);
230
231         /*
232          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
233          * GUP_PIN_COUNTING_BIAS to 1, when refcount reach one it means the
234          * page is free and we need to inform the device driver through
235          * callback. See include/linux/memremap.h and HMM for details.
236          */
237         if (__unpin_devmap_managed_user_page(page))
238                 return;
239
240         if (hpage_pincount_available(page))
241                 hpage_pincount_sub(page, 1);
242         else
243                 refs = GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
244
245         if (page_ref_sub_and_test(page, refs))
246                 __put_page(page);
247
248         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED, 1);
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
251
252 /**
253  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
254  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
255  * @npages: number of pages in the @pages array.
256  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
257  *
258  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
259  * variants called on that page.
260  *
261  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
262  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
263  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
264  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
265  *
266  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
267  *
268  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
269  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
270  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
271  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
272  *
273  */
274 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
275                                  bool make_dirty)
276 {
277         unsigned long index;
278
279         /*
280          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
281          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
282          * single operation to the head page should suffice.
283          */
284
285         if (!make_dirty) {
286                 unpin_user_pages(pages, npages);
287                 return;
288         }
289
290         for (index = 0; index < npages; index++) {
291                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
292                 /*
293                  * Checking PageDirty at this point may race with
294                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
295                  * cases:
296                  *
297                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
298                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
299                  * because clear_page_dirty_for_io() called
300                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
301                  * However, now the page is going to get written back,
302                  * which meets the original intention of setting it
303                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
304                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
305                  * back.
306                  *
307                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
308                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
309                  * written back, so it gets written back again in the
310                  * next writeback cycle. This is harmless.
311                  */
312                 if (!PageDirty(page))
313                         set_page_dirty_lock(page);
314                 unpin_user_page(page);
315         }
316 }
317 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
318
319 /**
320  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
321  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
322  * @npages: number of pages in the @pages array.
323  *
324  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
325  *
326  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
327  */
328 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
329 {
330         unsigned long index;
331
332         /*
333          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
334          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
335          * single operation to the head page should suffice.
336          */
337         for (index = 0; index < npages; index++)
338                 unpin_user_page(pages[index]);
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
341
342 #ifdef CONFIG_MMU
343 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
344                 unsigned int flags)
345 {
346         /*
347          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
348          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
349          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
350          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
351          * But we can only make this optimization where a hole would surely
352          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
353          */
354         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
355                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
356                 return ERR_PTR(-EFAULT);
357         return NULL;
358 }
359
360 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
361                 pte_t *pte, unsigned int flags)
362 {
363         /* No page to get reference */
364         if (flags & FOLL_GET)
365                 return -EFAULT;
366
367         if (flags & FOLL_TOUCH) {
368                 pte_t entry = *pte;
369
370                 if (flags & FOLL_WRITE)
371                         entry = pte_mkdirty(entry);
372                 entry = pte_mkyoung(entry);
373
374                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
375                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
376                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
377                 }
378         }
379
380         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
381         return -EEXIST;
382 }
383
384 /*
385  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
386  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
387  */
388 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
389 {
390         return pte_write(pte) ||
391                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
392 }
393
394 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
395                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
396                 struct dev_pagemap **pgmap)
397 {
398         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
399         struct page *page;
400         spinlock_t *ptl;
401         pte_t *ptep, pte;
402         int ret;
403
404         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
405         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
406                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
407                 return ERR_PTR(-EINVAL);
408 retry:
409         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
410                 return no_page_table(vma, flags);
411
412         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
413         pte = *ptep;
414         if (!pte_present(pte)) {
415                 swp_entry_t entry;
416                 /*
417                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
418                  * even while it is being migrated, so for that case we
419                  * need migration_entry_wait().
420                  */
421                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
422                         goto no_page;
423                 if (pte_none(pte))
424                         goto no_page;
425                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
426                 if (!is_migration_entry(entry))
427                         goto no_page;
428                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
429                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
430                 goto retry;
431         }
432         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
433                 goto no_page;
434         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
435                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
436                 return NULL;
437         }
438
439         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
440         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
441                 /*
442                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
443                  * case since they are only valid while holding the pgmap
444                  * reference.
445                  */
446                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
447                 if (*pgmap)
448                         page = pte_page(pte);
449                 else
450                         goto no_page;
451         } else if (unlikely(!page)) {
452                 if (flags & FOLL_DUMP) {
453                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
454                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
455                         goto out;
456                 }
457
458                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
459                         page = pte_page(pte);
460                 } else {
461                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
462                         page = ERR_PTR(ret);
463                         goto out;
464                 }
465         }
466
467         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
468                 get_page(page);
469                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
470                 lock_page(page);
471                 ret = split_huge_page(page);
472                 unlock_page(page);
473                 put_page(page);
474                 if (ret)
475                         return ERR_PTR(ret);
476                 goto retry;
477         }
478
479         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
480         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
481                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
482                 goto out;
483         }
484         /*
485          * We need to make the page accessible if and only if we are going
486          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
487          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
488          */
489         if (flags & FOLL_PIN) {
490                 ret = arch_make_page_accessible(page);
491                 if (ret) {
492                         unpin_user_page(page);
493                         page = ERR_PTR(ret);
494                         goto out;
495                 }
496         }
497         if (flags & FOLL_TOUCH) {
498                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
499                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
500                         set_page_dirty(page);
501                 /*
502                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
503                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
504                  * mark_page_accessed().
505                  */
506                 mark_page_accessed(page);
507         }
508         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
509                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
510                 if (PageTransCompound(page))
511                         goto out;
512
513                 /*
514                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
515                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
516                  * which might bounce very badly if there is contention.
517                  *
518                  * If the page is already locked, we don't need to
519                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
520                  * when it attempts to reclaim the page.
521                  */
522                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
523                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
524                         /*
525                          * Because we lock page here, and migration is
526                          * blocked by the pte's page reference, and we
527                          * know the page is still mapped, we don't even
528                          * need to check for file-cache page truncation.
529                          */
530                         mlock_vma_page(page);
531                         unlock_page(page);
532                 }
533         }
534 out:
535         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
536         return page;
537 no_page:
538         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
539         if (!pte_none(pte))
540                 return NULL;
541         return no_page_table(vma, flags);
542 }
543
544 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
545                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
546                                     unsigned int flags,
547                                     struct follow_page_context *ctx)
548 {
549         pmd_t *pmd, pmdval;
550         spinlock_t *ptl;
551         struct page *page;
552         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
553
554         pmd = pmd_offset(pudp, address);
555         /*
556          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
557          * on the stack so that it will stop changing under the code.
558          */
559         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
560         if (pmd_none(pmdval))
561                 return no_page_table(vma, flags);
562         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
563                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
564                 if (page)
565                         return page;
566                 return no_page_table(vma, flags);
567         }
568         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
569                 page = follow_huge_pd(vma, address,
570                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
571                                       PMD_SHIFT);
572                 if (page)
573                         return page;
574                 return no_page_table(vma, flags);
575         }
576 retry:
577         if (!pmd_present(pmdval)) {
578                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
579                         return no_page_table(vma, flags);
580                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
581                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
582                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
583                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
584                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
585                 /*
586                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
587                  * mmap_sem is held in read mode
588                  */
589                 if (pmd_none(pmdval))
590                         return no_page_table(vma, flags);
591                 goto retry;
592         }
593         if (pmd_devmap(pmdval)) {
594                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
595                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
596                 spin_unlock(ptl);
597                 if (page)
598                         return page;
599         }
600         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
601                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
602
603         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
604                 return no_page_table(vma, flags);
605
606 retry_locked:
607         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
608         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
609                 spin_unlock(ptl);
610                 return no_page_table(vma, flags);
611         }
612         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
613                 spin_unlock(ptl);
614                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
615                         return no_page_table(vma, flags);
616                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
617                 goto retry_locked;
618         }
619         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
620                 spin_unlock(ptl);
621                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
622         }
623         if (flags & (FOLL_SPLIT | FOLL_SPLIT_PMD)) {
624                 int ret;
625                 page = pmd_page(*pmd);
626                 if (is_huge_zero_page(page)) {
627                         spin_unlock(ptl);
628                         ret = 0;
629                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
630                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
631                                 ret = -EBUSY;
632                 } else if (flags & FOLL_SPLIT) {
633                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
634                                 spin_unlock(ptl);
635                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
636                         }
637                         spin_unlock(ptl);
638                         lock_page(page);
639                         ret = split_huge_page(page);
640                         unlock_page(page);
641                         put_page(page);
642                         if (pmd_none(*pmd))
643                                 return no_page_table(vma, flags);
644                 } else {  /* flags & FOLL_SPLIT_PMD */
645                         spin_unlock(ptl);
646                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
647                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
648                 }
649
650                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
651                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
652         }
653         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
654         spin_unlock(ptl);
655         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
656         return page;
657 }
658
659 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
660                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
661                                     unsigned int flags,
662                                     struct follow_page_context *ctx)
663 {
664         pud_t *pud;
665         spinlock_t *ptl;
666         struct page *page;
667         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
668
669         pud = pud_offset(p4dp, address);
670         if (pud_none(*pud))
671                 return no_page_table(vma, flags);
672         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
673                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
674                 if (page)
675                         return page;
676                 return no_page_table(vma, flags);
677         }
678         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
679                 page = follow_huge_pd(vma, address,
680                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
681                                       PUD_SHIFT);
682                 if (page)
683                         return page;
684                 return no_page_table(vma, flags);
685         }
686         if (pud_devmap(*pud)) {
687                 ptl = pud_lock(mm, pud);
688                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
689                 spin_unlock(ptl);
690                 if (page)
691                         return page;
692         }
693         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
694                 return no_page_table(vma, flags);
695
696         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
697 }
698
699 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
700                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
701                                     unsigned int flags,
702                                     struct follow_page_context *ctx)
703 {
704         p4d_t *p4d;
705         struct page *page;
706
707         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
708         if (p4d_none(*p4d))
709                 return no_page_table(vma, flags);
710         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
711         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
712                 return no_page_table(vma, flags);
713
714         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
715                 page = follow_huge_pd(vma, address,
716                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
717                                       P4D_SHIFT);
718                 if (page)
719                         return page;
720                 return no_page_table(vma, flags);
721         }
722         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
723 }
724
725 /**
726  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
727  * @vma: vm_area_struct mapping @address
728  * @address: virtual address to look up
729  * @flags: flags modifying lookup behaviour
730  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
731  *       pointer to output page_mask
732  *
733  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
734  *
735  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
736  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
737  *
738  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
739  *
740  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
741  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
742  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
743  */
744 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
745                               unsigned long address, unsigned int flags,
746                               struct follow_page_context *ctx)
747 {
748         pgd_t *pgd;
749         struct page *page;
750         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
751
752         ctx->page_mask = 0;
753
754         /* make this handle hugepd */
755         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
756         if (!IS_ERR(page)) {
757                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
758                 return page;
759         }
760
761         pgd = pgd_offset(mm, address);
762
763         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
764                 return no_page_table(vma, flags);
765
766         if (pgd_huge(*pgd)) {
767                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
768                 if (page)
769                         return page;
770                 return no_page_table(vma, flags);
771         }
772         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
773                 page = follow_huge_pd(vma, address,
774                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
775                                       PGDIR_SHIFT);
776                 if (page)
777                         return page;
778                 return no_page_table(vma, flags);
779         }
780
781         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
782 }
783
784 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
785                          unsigned int foll_flags)
786 {
787         struct follow_page_context ctx = { NULL };
788         struct page *page;
789
790         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
791         if (ctx.pgmap)
792                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
793         return page;
794 }
795
796 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
797                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
798                 struct page **page)
799 {
800         pgd_t *pgd;
801         p4d_t *p4d;
802         pud_t *pud;
803         pmd_t *pmd;
804         pte_t *pte;
805         int ret = -EFAULT;
806
807         /* user gate pages are read-only */
808         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
809                 return -EFAULT;
810         if (address > TASK_SIZE)
811                 pgd = pgd_offset_k(address);
812         else
813                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
814         if (pgd_none(*pgd))
815                 return -EFAULT;
816         p4d = p4d_offset(pgd, address);
817         if (p4d_none(*p4d))
818                 return -EFAULT;
819         pud = pud_offset(p4d, address);
820         if (pud_none(*pud))
821                 return -EFAULT;
822         pmd = pmd_offset(pud, address);
823         if (!pmd_present(*pmd))
824                 return -EFAULT;
825         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
826         pte = pte_offset_map(pmd, address);
827         if (pte_none(*pte))
828                 goto unmap;
829         *vma = get_gate_vma(mm);
830         if (!page)
831                 goto out;
832         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
833         if (!*page) {
834                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
835                         goto unmap;
836                 *page = pte_page(*pte);
837         }
838         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
839                 ret = -ENOMEM;
840                 goto unmap;
841         }
842 out:
843         ret = 0;
844 unmap:
845         pte_unmap(pte);
846         return ret;
847 }
848
849 /*
850  * mmap_sem must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
851  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.  If it
852  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
853  */
854 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
855                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
856 {
857         unsigned int fault_flags = 0;
858         vm_fault_t ret;
859
860         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
861         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
862                 return -ENOENT;
863         if (*flags & FOLL_WRITE)
864                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
865         if (*flags & FOLL_REMOTE)
866                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
867         if (locked)
868                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
869         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
870                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
871         if (*flags & FOLL_TRIED) {
872                 /*
873                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
874                  * can co-exist
875                  */
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
877         }
878
879         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
880         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
881                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
882
883                 if (err)
884                         return err;
885                 BUG();
886         }
887
888         if (tsk) {
889                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
890                         tsk->maj_flt++;
891                 else
892                         tsk->min_flt++;
893         }
894
895         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
896                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
897                         *locked = 0;
898                 return -EBUSY;
899         }
900
901         /*
902          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
903          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
904          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
905          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
906          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
907          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
908          * reCOWed by userspace write).
909          */
910         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
911                 *flags |= FOLL_COW;
912         return 0;
913 }
914
915 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
916 {
917         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
918         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
919         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
920
921         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
922                 return -EFAULT;
923
924         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
925                 return -EFAULT;
926
927         if (write) {
928                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
929                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
930                                 return -EFAULT;
931                         /*
932                          * We used to let the write,force case do COW in a
933                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
934                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
935                          * executable, without corrupting the file (yet only
936                          * when that file had been opened for writing!).
937                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
938                          * just reject it.
939                          */
940                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
941                                 return -EFAULT;
942                 }
943         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
944                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
945                         return -EFAULT;
946                 /*
947                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
948                  * have VM_MAYREAD set?
949                  */
950                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
951                         return -EFAULT;
952         }
953         /*
954          * gups are always data accesses, not instruction
955          * fetches, so execute=false here
956          */
957         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
958                 return -EFAULT;
959         return 0;
960 }
961
962 /**
963  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
964  * @tsk:        task_struct of target task
965  * @mm:         mm_struct of target mm
966  * @start:      starting user address
967  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
968  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
969  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
970  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
971  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
972  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
973  *              Or NULL if the caller does not require them.
974  * @locked:     whether we're still with the mmap_sem held
975  *
976  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
977  * number requested), or an error. Details about the return value:
978  *
979  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
980  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
981  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
982  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
983  *
984  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
985  *
986  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
987  *
988  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
989  *
990  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
991  * each struct page that each user address corresponds to at a given
992  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
993  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
994  *
995  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
996  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
997  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
998  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
999  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1000  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1001  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1002  * locks can't be held over the syscall boundary.
1003  *
1004  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1005  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1006  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1007  * before put_page is called.
1008  *
1009  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_sem is
1010  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1011  * have FOLL_NOWAIT.
1012  *
1013  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1014  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
1015  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1016  * reading or writing and will not be released.
1017  *
1018  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1019  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1020  * you need some special @gup_flags.
1021  */
1022 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1023                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1024                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1025                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1026 {
1027         long ret = 0, i = 0;
1028         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1029         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1030
1031         if (!nr_pages)
1032                 return 0;
1033
1034         start = untagged_addr(start);
1035
1036         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1037
1038         /*
1039          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1040          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1041          * using the address space
1042          */
1043         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1044                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1045
1046         do {
1047                 struct page *page;
1048                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1049                 unsigned int page_increm;
1050
1051                 /* first iteration or cross vma bound */
1052                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1053                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1054                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1055                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1056                                                 gup_flags, &vma,
1057                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1058                                 if (ret)
1059                                         goto out;
1060                                 ctx.page_mask = 0;
1061                                 goto next_page;
1062                         }
1063
1064                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1065                                 ret = -EFAULT;
1066                                 goto out;
1067                         }
1068                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1069                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1070                                                 &start, &nr_pages, i,
1071                                                 gup_flags, locked);
1072                                 if (locked && *locked == 0) {
1073                                         /*
1074                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1075                                          * and we've lost mmap_sem.
1076                                          * We must stop here.
1077                                          */
1078                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1079                                         BUG_ON(ret != 0);
1080                                         goto out;
1081                                 }
1082                                 continue;
1083                         }
1084                 }
1085 retry:
1086                 /*
1087                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1088                  * potentially allocating memory.
1089                  */
1090                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1091                         ret = -EINTR;
1092                         goto out;
1093                 }
1094                 cond_resched();
1095
1096                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1097                 if (!page) {
1098                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
1099                                            locked);
1100                         switch (ret) {
1101                         case 0:
1102                                 goto retry;
1103                         case -EBUSY:
1104                                 ret = 0;
1105                                 fallthrough;
1106                         case -EFAULT:
1107                         case -ENOMEM:
1108                         case -EHWPOISON:
1109                                 goto out;
1110                         case -ENOENT:
1111                                 goto next_page;
1112                         }
1113                         BUG();
1114                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1115                         /*
1116                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1117                          * struct page.
1118                          */
1119                         goto next_page;
1120                 } else if (IS_ERR(page)) {
1121                         ret = PTR_ERR(page);
1122                         goto out;
1123                 }
1124                 if (pages) {
1125                         pages[i] = page;
1126                         flush_anon_page(vma, page, start);
1127                         flush_dcache_page(page);
1128                         ctx.page_mask = 0;
1129                 }
1130 next_page:
1131                 if (vmas) {
1132                         vmas[i] = vma;
1133                         ctx.page_mask = 0;
1134                 }
1135                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1136                 if (page_increm > nr_pages)
1137                         page_increm = nr_pages;
1138                 i += page_increm;
1139                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1140                 nr_pages -= page_increm;
1141         } while (nr_pages);
1142 out:
1143         if (ctx.pgmap)
1144                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1145         return i ? i : ret;
1146 }
1147
1148 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1149                               unsigned int fault_flags)
1150 {
1151         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1152         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1153         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1154
1155         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1156                 return false;
1157
1158         /*
1159          * The architecture might have a hardware protection
1160          * mechanism other than read/write that can deny access.
1161          *
1162          * gup always represents data access, not instruction
1163          * fetches, so execute=false here:
1164          */
1165         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1166                 return false;
1167
1168         return true;
1169 }
1170
1171 /**
1172  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1173  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1174  *              NULL if faults are not to be recorded.
1175  * @mm:         mm_struct of target mm
1176  * @address:    user address
1177  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1178  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
1179  *              does not allow retry
1180  *
1181  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1182  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1183  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1184  * trying again.
1185  *
1186  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1187  *
1188  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1189  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1190  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1191  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1192  *
1193  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1194  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1195  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1196  * succeed.
1197  *
1198  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
1199  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
1200  */
1201 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1202                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1203                      bool *unlocked)
1204 {
1205         struct vm_area_struct *vma;
1206         vm_fault_t ret, major = 0;
1207
1208         address = untagged_addr(address);
1209
1210         if (unlocked)
1211                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1212
1213 retry:
1214         vma = find_extend_vma(mm, address);
1215         if (!vma || address < vma->vm_start)
1216                 return -EFAULT;
1217
1218         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1219                 return -EFAULT;
1220
1221         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1222             fatal_signal_pending(current))
1223                 return -EINTR;
1224
1225         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
1226         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
1227         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1228                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1229
1230                 if (err)
1231                         return err;
1232                 BUG();
1233         }
1234
1235         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1236                 down_read(&mm->mmap_sem);
1237                 *unlocked = true;
1238                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1239                 goto retry;
1240         }
1241
1242         if (tsk) {
1243                 if (major)
1244                         tsk->maj_flt++;
1245                 else
1246                         tsk->min_flt++;
1247         }
1248         return 0;
1249 }
1250 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1251
1252 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1253                                                 struct mm_struct *mm,
1254                                                 unsigned long start,
1255                                                 unsigned long nr_pages,
1256                                                 struct page **pages,
1257                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1258                                                 int *locked,
1259                                                 unsigned int flags)
1260 {
1261         long ret, pages_done;
1262         bool lock_dropped;
1263
1264         if (locked) {
1265                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1266                 BUG_ON(vmas);
1267                 /* check caller initialized locked */
1268                 BUG_ON(*locked != 1);
1269         }
1270
1271         /*
1272          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1273          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1274          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1275          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1276          *
1277          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1278          * that here, as any failures will be obvious enough.
1279          */
1280         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1281                 flags |= FOLL_GET;
1282
1283         pages_done = 0;
1284         lock_dropped = false;
1285         for (;;) {
1286                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1287                                        vmas, locked);
1288                 if (!locked)
1289                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1290                         return ret;
1291
1292                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1293                 if (!*locked) {
1294                         BUG_ON(ret < 0);
1295                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1296                 }
1297
1298                 if (ret > 0) {
1299                         nr_pages -= ret;
1300                         pages_done += ret;
1301                         if (!nr_pages)
1302                                 break;
1303                 }
1304                 if (*locked) {
1305                         /*
1306                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1307                          * FOLL_NOWAIT.
1308                          */
1309                         if (!pages_done)
1310                                 pages_done = ret;
1311                         break;
1312                 }
1313                 /*
1314                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1315                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1316                  */
1317                 if (likely(pages))
1318                         pages += ret;
1319                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1320                 lock_dropped = true;
1321
1322 retry:
1323                 /*
1324                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1325                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1326                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1327                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1328                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1329                  */
1330
1331                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1332                         if (!pages_done)
1333                                 pages_done = -EINTR;
1334                         break;
1335                 }
1336
1337                 ret = down_read_killable(&mm->mmap_sem);
1338                 if (ret) {
1339                         BUG_ON(ret > 0);
1340                         if (!pages_done)
1341                                 pages_done = ret;
1342                         break;
1343                 }
1344
1345                 *locked = 1;
1346                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1347                                        pages, NULL, locked);
1348                 if (!*locked) {
1349                         /* Continue to retry until we succeeded */
1350                         BUG_ON(ret != 0);
1351                         goto retry;
1352                 }
1353                 if (ret != 1) {
1354                         BUG_ON(ret > 1);
1355                         if (!pages_done)
1356                                 pages_done = ret;
1357                         break;
1358                 }
1359                 nr_pages--;
1360                 pages_done++;
1361                 if (!nr_pages)
1362                         break;
1363                 if (likely(pages))
1364                         pages++;
1365                 start += PAGE_SIZE;
1366         }
1367         if (lock_dropped && *locked) {
1368                 /*
1369                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1370                  * and so the critical section protected by it was lost.
1371                  */
1372                 up_read(&mm->mmap_sem);
1373                 *locked = 0;
1374         }
1375         return pages_done;
1376 }
1377
1378 /**
1379  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1380  * @vma:   target vma
1381  * @start: start address
1382  * @end:   end address
1383  * @locked: whether the mmap_sem is still held
1384  *
1385  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1386  *
1387  * return 0 on success, negative error code on error.
1388  *
1389  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1390  *
1391  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1392  * be unperturbed.
1393  *
1394  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1395  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1396  */
1397 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1398                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1399 {
1400         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1401         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1402         int gup_flags;
1403
1404         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1405         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1406         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1407         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1408         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1409
1410         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1411         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1412                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1413         /*
1414          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1415          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1416          * and we would not want to dirty them for nothing.
1417          */
1418         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1419                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1420
1421         /*
1422          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1423          * other than PROT_NONE.
1424          */
1425         if (vma_is_accessible(vma))
1426                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1427
1428         /*
1429          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1430          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1431          */
1432         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1433                                 NULL, NULL, locked);
1434 }
1435
1436 /*
1437  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1438  *
1439  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1440  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1441  * mmap_sem must not be held.
1442  */
1443 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1444 {
1445         struct mm_struct *mm = current->mm;
1446         unsigned long end, nstart, nend;
1447         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1448         int locked = 0;
1449         long ret = 0;
1450
1451         end = start + len;
1452
1453         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1454                 /*
1455                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1456                  * Find first corresponding VMA.
1457                  */
1458                 if (!locked) {
1459                         locked = 1;
1460                         down_read(&mm->mmap_sem);
1461                         vma = find_vma(mm, nstart);
1462                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1463                         vma = vma->vm_next;
1464                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1465                         break;
1466                 /*
1467                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1468                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1469                  */
1470                 nend = min(end, vma->vm_end);
1471                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1472                         continue;
1473                 if (nstart < vma->vm_start)
1474                         nstart = vma->vm_start;
1475                 /*
1476                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1477                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1478                  * if the vma was already munlocked.
1479                  */
1480                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1481                 if (ret < 0) {
1482                         if (ignore_errors) {
1483                                 ret = 0;
1484                                 continue;       /* continue at next VMA */
1485                         }
1486                         break;
1487                 }
1488                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1489                 ret = 0;
1490         }
1491         if (locked)
1492                 up_read(&mm->mmap_sem);
1493         return ret;     /* 0 or negative error code */
1494 }
1495
1496 /**
1497  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1498  * @addr: user address
1499  *
1500  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1501  * to be freed afterwards by put_page().
1502  *
1503  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1504  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1505  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1506  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1507  *
1508  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1509  */
1510 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1511 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1512 {
1513         struct vm_area_struct *vma;
1514         struct page *page;
1515
1516         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1517                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1518                              NULL) < 1)
1519                 return NULL;
1520         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1521         return page;
1522 }
1523 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1524 #else /* CONFIG_MMU */
1525 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1526                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1527                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1528                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1529                 unsigned int foll_flags)
1530 {
1531         struct vm_area_struct *vma;
1532         unsigned long vm_flags;
1533         int i;
1534
1535         /* calculate required read or write permissions.
1536          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1537          */
1538         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1539                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1540         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1541                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1542
1543         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1544                 vma = find_vma(mm, start);
1545                 if (!vma)
1546                         goto finish_or_fault;
1547
1548                 /* protect what we can, including chardevs */
1549                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1550                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1551                         goto finish_or_fault;
1552
1553                 if (pages) {
1554                         pages[i] = virt_to_page(start);
1555                         if (pages[i])
1556                                 get_page(pages[i]);
1557                 }
1558                 if (vmas)
1559                         vmas[i] = vma;
1560                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1561         }
1562
1563         return i;
1564
1565 finish_or_fault:
1566         return i ? : -EFAULT;
1567 }
1568 #endif /* !CONFIG_MMU */
1569
1570 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1571 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1572 {
1573         long i;
1574         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1575
1576         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1577                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1578
1579                 if (vma == vma_prev)
1580                         continue;
1581
1582                 vma_prev = vma;
1583
1584                 if (vma_is_fsdax(vma))
1585                         return true;
1586         }
1587         return false;
1588 }
1589
1590 #ifdef CONFIG_CMA
1591 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1592 {
1593         /*
1594          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1595          * as the source page.
1596          */
1597         int nid = page_to_nid(page);
1598         /*
1599          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1600          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1601          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1602          * in some case these nodes will have really less non movable
1603          * allocation memory.
1604          */
1605         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1606
1607         if (PageHighMem(page))
1608                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1609
1610 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1611         if (PageHuge(page)) {
1612                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1613                 /*
1614                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1615                  * mostly be from the CMA region.
1616                  */
1617                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1618         }
1619 #endif
1620         if (PageTransHuge(page)) {
1621                 struct page *thp;
1622                 /*
1623                  * ignore allocation failure warnings
1624                  */
1625                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1626
1627                 /*
1628                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1629                  * CMA area again.
1630                  */
1631                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1632                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1633                 if (!thp)
1634                         return NULL;
1635                 prep_transhuge_page(thp);
1636                 return thp;
1637         }
1638
1639         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1640 }
1641
1642 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1643                                         struct mm_struct *mm,
1644                                         unsigned long start,
1645                                         unsigned long nr_pages,
1646                                         struct page **pages,
1647                                         struct vm_area_struct **vmas,
1648                                         unsigned int gup_flags)
1649 {
1650         unsigned long i;
1651         unsigned long step;
1652         bool drain_allow = true;
1653         bool migrate_allow = true;
1654         LIST_HEAD(cma_page_list);
1655         long ret = nr_pages;
1656
1657 check_again:
1658         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1659
1660                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1661
1662                 /*
1663                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1664                  * part.
1665                  */
1666                 step = compound_nr(head) - (pages[i] - head);
1667                 /*
1668                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1669                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1670                  * of the CMA zone if possible.
1671                  */
1672                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1673                         if (PageHuge(head))
1674                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1675                         else {
1676                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1677                                         lru_add_drain_all();
1678                                         drain_allow = false;
1679                                 }
1680
1681                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1682                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1683                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1684                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1685                                                             page_is_file_lru(head),
1686                                                             hpage_nr_pages(head));
1687                                 }
1688                         }
1689                 }
1690
1691                 i += step;
1692         }
1693
1694         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1695                 /*
1696                  * drop the above get_user_pages reference.
1697                  */
1698                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1699                         put_page(pages[i]);
1700
1701                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1702                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1703                         /*
1704                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1705                          * without migration.
1706                          */
1707                         migrate_allow = false;
1708
1709                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1710                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1711                 }
1712                 /*
1713                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1714                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1715                  * earlier.
1716                  */
1717                 ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1718                                                    pages, vmas, NULL,
1719                                                    gup_flags);
1720
1721                 if ((ret > 0) && migrate_allow) {
1722                         nr_pages = ret;
1723                         drain_allow = true;
1724                         goto check_again;
1725                 }
1726         }
1727
1728         return ret;
1729 }
1730 #else
1731 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1732                                         struct mm_struct *mm,
1733                                         unsigned long start,
1734                                         unsigned long nr_pages,
1735                                         struct page **pages,
1736                                         struct vm_area_struct **vmas,
1737                                         unsigned int gup_flags)
1738 {
1739         return nr_pages;
1740 }
1741 #endif /* CONFIG_CMA */
1742
1743 /*
1744  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1745  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1746  */
1747 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1748                                   struct mm_struct *mm,
1749                                   unsigned long start,
1750                                   unsigned long nr_pages,
1751                                   struct page **pages,
1752                                   struct vm_area_struct **vmas,
1753                                   unsigned int gup_flags)
1754 {
1755         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1756         unsigned long flags = 0;
1757         long rc, i;
1758
1759         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1760                 if (!pages)
1761                         return -EINVAL;
1762
1763                 if (!vmas_tmp) {
1764                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1765                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1766                                            GFP_KERNEL);
1767                         if (!vmas_tmp)
1768                                 return -ENOMEM;
1769                 }
1770                 flags = memalloc_nocma_save();
1771         }
1772
1773         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1774                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1775
1776         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1777                 memalloc_nocma_restore(flags);
1778                 if (rc < 0)
1779                         goto out;
1780
1781                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1782                         for (i = 0; i < rc; i++)
1783                                 put_page(pages[i]);
1784                         rc = -EOPNOTSUPP;
1785                         goto out;
1786                 }
1787
1788                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1789                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1790         }
1791
1792 out:
1793         if (vmas_tmp != vmas)
1794                 kfree(vmas_tmp);
1795         return rc;
1796 }
1797 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1798 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1799                                                   struct mm_struct *mm,
1800                                                   unsigned long start,
1801                                                   unsigned long nr_pages,
1802                                                   struct page **pages,
1803                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1804                                                   unsigned int flags)
1805 {
1806         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1807                                        NULL, flags);
1808 }
1809 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1810
1811 #ifdef CONFIG_MMU
1812 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1813                                     struct mm_struct *mm,
1814                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1815                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1816                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1817 {
1818         /*
1819          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1820          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1821          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1822          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1823          * allow what we can.
1824          */
1825         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1826                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1827                         return -EINVAL;
1828                 /*
1829                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1830                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1831                  */
1832                 return __gup_longterm_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1833                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1834                                              FOLL_REMOTE);
1835         }
1836
1837         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1838                                        locked,
1839                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1840 }
1841
1842 /**
1843  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1844  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1845  *              NULL if faults are not to be recorded.
1846  * @mm:         mm_struct of target mm
1847  * @start:      starting user address
1848  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1849  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1850  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1851  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1852  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1853  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1854  *              Or NULL if the caller does not require them.
1855  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1856  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1857  *              utilised. Lock must initially be held.
1858  *
1859  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1860  * number requested), or an error. Details about the return value:
1861  *
1862  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1863  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1864  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1865  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1866  *
1867  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1868  *
1869  * @vmas are valid only as long as mmap_sem is held.
1870  *
1871  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1872  *
1873  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1874  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1875  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1876  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1877  *
1878  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1879  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1880  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1881  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1882  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1883  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1884  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1885  * locks can't be held over the syscall boundary.
1886  *
1887  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1888  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1889  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1890  *
1891  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1892  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1893  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1894  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
1895  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
1896  *
1897  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1898  *
1899  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
1900  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1901  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
1902  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1903  */
1904 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1905                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1906                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1907                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1908 {
1909         /*
1910          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1911          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1912          */
1913         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1914                 return -EINVAL;
1915
1916         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1917                                        pages, vmas, locked);
1918 }
1919 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1920
1921 #else /* CONFIG_MMU */
1922 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1923                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1924                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1925                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1926 {
1927         return 0;
1928 }
1929
1930 static long __get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk,
1931                                     struct mm_struct *mm,
1932                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1933                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1934                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1935 {
1936         return 0;
1937 }
1938 #endif /* !CONFIG_MMU */
1939
1940 /**
1941  * get_user_pages() - pin user pages in memory
1942  * @start:      starting user address
1943  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1944  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1945  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1946  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1947  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1948  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1949  *              Or NULL if the caller does not require them.
1950  *
1951  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1952  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1953  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1954  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1955  * FOLL_REMOTE in here.
1956  */
1957 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1958                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1959                 struct vm_area_struct **vmas)
1960 {
1961         /*
1962          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1963          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1964          */
1965         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1966                 return -EINVAL;
1967
1968         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1969                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1970 }
1971 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1972
1973 /**
1974  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1975  *
1976  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1977  *      do_something()
1978  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1979  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1980  *
1981  *  to:
1982  *
1983  *      int locked = 1;
1984  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1985  *      do_something()
1986  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1987  *      if (locked)
1988  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1989  *
1990  * @start:      starting user address
1991  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1992  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1993  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1994  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1995  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1996  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1997  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1998  *              utilised. Lock must initially be held.
1999  *
2000  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2001  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2002  * get_user_pages_unlocked().
2003  *
2004  */
2005 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2006                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2007                            int *locked)
2008 {
2009         /*
2010          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2011          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2012          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2013          * disallow this option for now.
2014          */
2015         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2016                 return -EINVAL;
2017
2018         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2019                                        pages, NULL, locked,
2020                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2021 }
2022 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2023
2024 /*
2025  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2026  *
2027  *      down_read(&mm->mmap_sem);
2028  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
2029  *      up_read(&mm->mmap_sem);
2030  *
2031  *  with:
2032  *
2033  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
2034  *
2035  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2036  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2037  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2038  */
2039 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2040                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2041 {
2042         struct mm_struct *mm = current->mm;
2043         int locked = 1;
2044         long ret;
2045
2046         /*
2047          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2048          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2049          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2050          * disallow this option for now.
2051          */
2052         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2053                 return -EINVAL;
2054
2055         down_read(&mm->mmap_sem);
2056         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2057                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2058         if (locked)
2059                 up_read(&mm->mmap_sem);
2060         return ret;
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2063
2064 /*
2065  * Fast GUP
2066  *
2067  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2068  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2069  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2070  * block any THP splits.
2071  *
2072  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2073  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2074  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2075  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2076  *
2077  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2078  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2079  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2080  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2081  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2082  *
2083  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2084  * are currently made:
2085  *
2086  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2087  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2088  *
2089  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2090  *
2091  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2092  *
2093  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2094  *
2095  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2096  */
2097 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2098
2099 static void put_compound_head(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
2100 {
2101         if (flags & FOLL_PIN) {
2102                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FOLL_PIN_RELEASED,
2103                                     refs);
2104
2105                 if (hpage_pincount_available(page))
2106                         hpage_pincount_sub(page, refs);
2107                 else
2108                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
2109         }
2110
2111         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) < refs, page);
2112         /*
2113          * Calling put_page() for each ref is unnecessarily slow. Only the last
2114          * ref needs a put_page().
2115          */
2116         if (refs > 1)
2117                 page_ref_sub(page, refs - 1);
2118         put_page(page);
2119 }
2120
2121 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
2122
2123 /*
2124  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
2125  *
2126  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
2127  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
2128  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
2129  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
2130  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
2131  * completely different present page without a TLB flush in between; something
2132  * that we are blocking by holding interrupts off.
2133  *
2134  * Setting ptes from not present to present goes:
2135  *
2136  *   ptep->pte_high = h;
2137  *   smp_wmb();
2138  *   ptep->pte_low = l;
2139  *
2140  * And present to not present goes:
2141  *
2142  *   ptep->pte_low = 0;
2143  *   smp_wmb();
2144  *   ptep->pte_high = 0;
2145  *
2146  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
2147  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
2148  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
2149  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
2150  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
2151  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
2152  * operates on present ptes we're safe.
2153  */
2154 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2155 {
2156         pte_t pte;
2157
2158         do {
2159                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
2160                 smp_rmb();
2161                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
2162                 smp_rmb();
2163         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
2164
2165         return pte;
2166 }
2167 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2168 /*
2169  * We require that the PTE can be read atomically.
2170  */
2171 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
2172 {
2173         return READ_ONCE(*ptep);
2174 }
2175 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
2176
2177 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2178                                             unsigned int flags,
2179                                             struct page **pages)
2180 {
2181         while ((*nr) - nr_start) {
2182                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2183
2184                 ClearPageReferenced(page);
2185                 if (flags & FOLL_PIN)
2186                         unpin_user_page(page);
2187                 else
2188                         put_page(page);
2189         }
2190 }
2191
2192 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2193 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2194                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2195 {
2196         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2197         int nr_start = *nr, ret = 0;
2198         pte_t *ptep, *ptem;
2199
2200         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2201         do {
2202                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
2203                 struct page *head, *page;
2204
2205                 /*
2206                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2207                  * path using the pte_protnone check.
2208                  */
2209                 if (pte_protnone(pte))
2210                         goto pte_unmap;
2211
2212                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2213                         goto pte_unmap;
2214
2215                 if (pte_devmap(pte)) {
2216                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2217                                 goto pte_unmap;
2218
2219                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2220                         if (unlikely(!pgmap)) {
2221                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2222                                 goto pte_unmap;
2223                         }
2224                 } else if (pte_special(pte))
2225                         goto pte_unmap;
2226
2227                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2228                 page = pte_page(pte);
2229
2230                 head = try_grab_compound_head(page, 1, flags);
2231                 if (!head)
2232                         goto pte_unmap;
2233
2234                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2235                         put_compound_head(head, 1, flags);
2236                         goto pte_unmap;
2237                 }
2238
2239                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
2240
2241                 /*
2242                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2243                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2244                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2245                  * details.
2246                  */
2247                 if (flags & FOLL_PIN) {
2248                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2249                         if (ret) {
2250                                 unpin_user_page(page);
2251                                 goto pte_unmap;
2252                         }
2253                 }
2254                 SetPageReferenced(page);
2255                 pages[*nr] = page;
2256                 (*nr)++;
2257
2258         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2259
2260         ret = 1;
2261
2262 pte_unmap:
2263         if (pgmap)
2264                 put_dev_pagemap(pgmap);
2265         pte_unmap(ptem);
2266         return ret;
2267 }
2268 #else
2269
2270 /*
2271  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2272  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2273  * to be special.
2274  *
2275  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2276  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
2277  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2278  */
2279 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2280                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2281 {
2282         return 0;
2283 }
2284 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2285
2286 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2287 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2288                              unsigned long end, unsigned int flags,
2289                              struct page **pages, int *nr)
2290 {
2291         int nr_start = *nr;
2292         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2293
2294         do {
2295                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2296
2297                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2298                 if (unlikely(!pgmap)) {
2299                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2300                         return 0;
2301                 }
2302                 SetPageReferenced(page);
2303                 pages[*nr] = page;
2304                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2305                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2306                         return 0;
2307                 }
2308                 (*nr)++;
2309                 pfn++;
2310         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2311
2312         if (pgmap)
2313                 put_dev_pagemap(pgmap);
2314         return 1;
2315 }
2316
2317 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2318                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2319                                  struct page **pages, int *nr)
2320 {
2321         unsigned long fault_pfn;
2322         int nr_start = *nr;
2323
2324         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2325         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2326                 return 0;
2327
2328         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2329                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2330                 return 0;
2331         }
2332         return 1;
2333 }
2334
2335 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2336                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2337                                  struct page **pages, int *nr)
2338 {
2339         unsigned long fault_pfn;
2340         int nr_start = *nr;
2341
2342         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2343         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2344                 return 0;
2345
2346         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2347                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2348                 return 0;
2349         }
2350         return 1;
2351 }
2352 #else
2353 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2354                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2355                                  struct page **pages, int *nr)
2356 {
2357         BUILD_BUG();
2358         return 0;
2359 }
2360
2361 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2362                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2363                                  struct page **pages, int *nr)
2364 {
2365         BUILD_BUG();
2366         return 0;
2367 }
2368 #endif
2369
2370 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2371                            unsigned long end, struct page **pages)
2372 {
2373         int nr;
2374
2375         for (nr = 0; addr != end; addr += PAGE_SIZE)
2376                 pages[nr++] = page++;
2377
2378         return nr;
2379 }
2380
2381 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2382 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2383                                       unsigned long sz)
2384 {
2385         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2386         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2387 }
2388
2389 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2390                        unsigned long end, unsigned int flags,
2391                        struct page **pages, int *nr)
2392 {
2393         unsigned long pte_end;
2394         struct page *head, *page;
2395         pte_t pte;
2396         int refs;
2397
2398         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2399         if (pte_end < end)
2400                 end = pte_end;
2401
2402         pte = READ_ONCE(*ptep);
2403
2404         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2405                 return 0;
2406
2407         /* hugepages are never "special" */
2408         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2409
2410         head = pte_page(pte);
2411         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2412         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2413
2414         head = try_grab_compound_head(head, refs, flags);
2415         if (!head)
2416                 return 0;
2417
2418         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2419                 put_compound_head(head, refs, flags);
2420                 return 0;
2421         }
2422
2423         *nr += refs;
2424         SetPageReferenced(head);
2425         return 1;
2426 }
2427
2428 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2429                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2430                 struct page **pages, int *nr)
2431 {
2432         pte_t *ptep;
2433         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2434         unsigned long next;
2435
2436         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2437         do {
2438                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2439                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2440                         return 0;
2441         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2442
2443         return 1;
2444 }
2445 #else
2446 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2447                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2448                 struct page **pages, int *nr)
2449 {
2450         return 0;
2451 }
2452 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2453
2454 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2455                         unsigned long end, unsigned int flags,
2456                         struct page **pages, int *nr)
2457 {
2458         struct page *head, *page;
2459         int refs;
2460
2461         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2462                 return 0;
2463
2464         if (pmd_devmap(orig)) {
2465                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2466                         return 0;
2467                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2468                                              pages, nr);
2469         }
2470
2471         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2472         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2473
2474         head = try_grab_compound_head(pmd_page(orig), refs, flags);
2475         if (!head)
2476                 return 0;
2477
2478         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2479                 put_compound_head(head, refs, flags);
2480                 return 0;
2481         }
2482
2483         *nr += refs;
2484         SetPageReferenced(head);
2485         return 1;
2486 }
2487
2488 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2489                         unsigned long end, unsigned int flags,
2490                         struct page **pages, int *nr)
2491 {
2492         struct page *head, *page;
2493         int refs;
2494
2495         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2496                 return 0;
2497
2498         if (pud_devmap(orig)) {
2499                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2500                         return 0;
2501                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2502                                              pages, nr);
2503         }
2504
2505         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2506         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2507
2508         head = try_grab_compound_head(pud_page(orig), refs, flags);
2509         if (!head)
2510                 return 0;
2511
2512         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2513                 put_compound_head(head, refs, flags);
2514                 return 0;
2515         }
2516
2517         *nr += refs;
2518         SetPageReferenced(head);
2519         return 1;
2520 }
2521
2522 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2523                         unsigned long end, unsigned int flags,
2524                         struct page **pages, int *nr)
2525 {
2526         int refs;
2527         struct page *head, *page;
2528
2529         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2530                 return 0;
2531
2532         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2533
2534         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2535         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2536
2537         head = try_grab_compound_head(pgd_page(orig), refs, flags);
2538         if (!head)
2539                 return 0;
2540
2541         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2542                 put_compound_head(head, refs, flags);
2543                 return 0;
2544         }
2545
2546         *nr += refs;
2547         SetPageReferenced(head);
2548         return 1;
2549 }
2550
2551 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2552                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2553 {
2554         unsigned long next;
2555         pmd_t *pmdp;
2556
2557         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2558         do {
2559                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2560
2561                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2562                 if (!pmd_present(pmd))
2563                         return 0;
2564
2565                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2566                              pmd_devmap(pmd))) {
2567                         /*
2568                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2569                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2570                          * can be serialised against THP migration.
2571                          */
2572                         if (pmd_protnone(pmd))
2573                                 return 0;
2574
2575                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2576                                 pages, nr))
2577                                 return 0;
2578
2579                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2580                         /*
2581                          * architecture have different format for hugetlbfs
2582                          * pmd format and THP pmd format
2583                          */
2584                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2585                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2586                                 return 0;
2587                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2588                         return 0;
2589         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2590
2591         return 1;
2592 }
2593
2594 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2595                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2596 {
2597         unsigned long next;
2598         pud_t *pudp;
2599
2600         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2601         do {
2602                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2603
2604                 next = pud_addr_end(addr, end);
2605                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2606                         return 0;
2607                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2608                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2609                                           pages, nr))
2610                                 return 0;
2611                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2612                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2613                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2614                                 return 0;
2615                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2616                         return 0;
2617         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2618
2619         return 1;
2620 }
2621
2622 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2623                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2624 {
2625         unsigned long next;
2626         p4d_t *p4dp;
2627
2628         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2629         do {
2630                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2631
2632                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2633                 if (p4d_none(p4d))
2634                         return 0;
2635                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2636                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2637                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2638                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2639                                 return 0;
2640                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2641                         return 0;
2642         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2643
2644         return 1;
2645 }
2646
2647 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2648                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2649 {
2650         unsigned long next;
2651         pgd_t *pgdp;
2652
2653         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2654         do {
2655                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2656
2657                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2658                 if (pgd_none(pgd))
2659                         return;
2660                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2661                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2662                                           pages, nr))
2663                                 return;
2664                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2665                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2666                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2667                                 return;
2668                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2669                         return;
2670         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2671 }
2672 #else
2673 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2674                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2675 {
2676 }
2677 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2678
2679 #ifndef gup_fast_permitted
2680 /*
2681  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2682  * we need to fall back to the slow version:
2683  */
2684 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2685 {
2686         return true;
2687 }
2688 #endif
2689
2690 /*
2691  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2692  * the regular GUP.
2693  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2694  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2695  *
2696  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2697  * pages pinned.
2698  */
2699 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2700                           struct page **pages)
2701 {
2702         unsigned long len, end;
2703         unsigned long flags;
2704         int nr_pinned = 0;
2705         /*
2706          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2707          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2708          */
2709         unsigned int gup_flags = FOLL_GET;
2710
2711         if (write)
2712                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2713
2714         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2715         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2716         end = start + len;
2717
2718         if (end <= start)
2719                 return 0;
2720         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2721                 return 0;
2722
2723         /*
2724          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2725          * interrupts disabled by get_futex_key.
2726          *
2727          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2728          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2729          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2730          *
2731          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2732          * block IPIs that come from THPs splitting.
2733          */
2734
2735         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2736             gup_fast_permitted(start, end)) {
2737                 local_irq_save(flags);
2738                 gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2739                 local_irq_restore(flags);
2740         }
2741
2742         return nr_pinned;
2743 }
2744 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2745
2746 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2747                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2748 {
2749         int ret;
2750
2751         /*
2752          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2753          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2754          */
2755         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2756                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2757                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2758                                             start, nr_pages,
2759                                             pages, NULL, gup_flags);
2760                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2761         } else {
2762                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2763                                               pages, gup_flags);
2764         }
2765
2766         return ret;
2767 }
2768
2769 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2770                                         unsigned int gup_flags,
2771                                         struct page **pages)
2772 {
2773         unsigned long addr, len, end;
2774         int nr_pinned = 0, ret = 0;
2775
2776         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2777                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2778                 return -EINVAL;
2779
2780         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2781         addr = start;
2782         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2783         end = start + len;
2784
2785         if (end <= start)
2786                 return 0;
2787         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2788                 return -EFAULT;
2789
2790         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2791             gup_fast_permitted(start, end)) {
2792                 local_irq_disable();
2793                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2794                 local_irq_enable();
2795                 ret = nr_pinned;
2796         }
2797
2798         if (nr_pinned < nr_pages) {
2799                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2800                 start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2801                 pages += nr_pinned;
2802
2803                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned,
2804                                               gup_flags, pages);
2805
2806                 /* Have to be a bit careful with return values */
2807                 if (nr_pinned > 0) {
2808                         if (ret < 0)
2809                                 ret = nr_pinned;
2810                         else
2811                                 ret += nr_pinned;
2812                 }
2813         }
2814
2815         return ret;
2816 }
2817
2818 /**
2819  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2820  * @start:      starting user address
2821  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2822  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2823  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2824  *              Should be at least nr_pages long.
2825  *
2826  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2827  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2828  * calling get_user_pages().
2829  *
2830  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2831  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2832  * -errno.
2833  */
2834 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2835                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2836 {
2837         /*
2838          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2839          * never directly by the caller, so enforce that:
2840          */
2841         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2842                 return -EINVAL;
2843
2844         /*
2845          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2846          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2847          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2848          * request.
2849          */
2850         gup_flags |= FOLL_GET;
2851         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2852 }
2853 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2854
2855 /**
2856  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2857  *
2858  * @start:      starting user address
2859  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2860  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2861  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2862  *              Should be at least nr_pages long.
2863  *
2864  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2865  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2866  * the arguments here are identical.
2867  *
2868  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2869  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for further details.
2870  *
2871  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2872  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2873  */
2874 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2875                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2876 {
2877         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2878         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2879                 return -EINVAL;
2880
2881         gup_flags |= FOLL_PIN;
2882         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2883 }
2884 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2885
2886 /**
2887  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process (task != current)
2888  *
2889  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
2890  *              NULL if faults are not to be recorded.
2891  * @mm:         mm_struct of target mm
2892  * @start:      starting user address
2893  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2894  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2895  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2896  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2897  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2898  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2899  *              Or NULL if the caller does not require them.
2900  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2901  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2902  *              utilised. Lock must initially be held.
2903  *
2904  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2905  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2906  * the arguments here are identical.
2907  *
2908  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2909  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for details.
2910  *
2911  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2912  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2913  */
2914 long pin_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
2915                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2916                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2917                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2918 {
2919         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2920         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2921                 return -EINVAL;
2922
2923         gup_flags |= FOLL_PIN;
2924         return __get_user_pages_remote(tsk, mm, start, nr_pages, gup_flags,
2925                                        pages, vmas, locked);
2926 }
2927 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2928
2929 /**
2930  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2931  *
2932  * @start:      starting user address
2933  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2934  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2935  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2936  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2937  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2938  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2939  *              Or NULL if the caller does not require them.
2940  *
2941  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
2942  * FOLL_PIN is set.
2943  *
2944  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2945  * see Documentation/vm/pin_user_pages.rst for details.
2946  *
2947  * This is intended for Case 1 (DIO) in Documentation/vm/pin_user_pages.rst. It
2948  * is NOT intended for Case 2 (RDMA: long-term pins).
2949  */
2950 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2951                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2952                     struct vm_area_struct **vmas)
2953 {
2954         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2955         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2956                 return -EINVAL;
2957
2958         gup_flags |= FOLL_PIN;
2959         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
2960                                      pages, vmas, gup_flags);
2961 }
2962 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);