mm: vmscan: avoid split during shrink_folio_list()
[linux.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21 #include <linux/shmem_fs.h>
22
23 #include <asm/mmu_context.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25
26 #include "internal.h"
27
28 struct follow_page_context {
29         struct dev_pagemap *pgmap;
30         unsigned int page_mask;
31 };
32
33 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
34                                              unsigned long npages)
35 {
36         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
37                 return;
38
39         /*
40          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
41          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
42          * stick around until the page is freed.
43          *
44          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
45          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
46          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
47          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
48          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
49          * neither is the case, there is certainly something wrong.
50          */
51         for (; npages; npages--, pages++) {
52                 struct page *page = *pages;
53                 struct folio *folio = page_folio(page);
54
55                 if (is_zero_page(page) ||
56                     !folio_test_anon(folio))
57                         continue;
58                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
59                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
60                 else
61                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
62                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
63                                        !PageAnonExclusive(page), page);
64         }
65 }
66
67 /*
68  * Return the folio with ref appropriately incremented,
69  * or NULL if that failed.
70  */
71 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
72 {
73         struct folio *folio;
74
75 retry:
76         folio = page_folio(page);
77         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
78                 return NULL;
79         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
80                 return NULL;
81
82         /*
83          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
84          * could be that between calling page_folio() and the refcount
85          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
86          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
87          * we were given anymore.
88          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
89          * belongs to this folio.
90          */
91         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
92                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
93                         folio_put_refs(folio, refs);
94                 goto retry;
95         }
96
97         return folio;
98 }
99
100 /**
101  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
116  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
117  *
118  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
119  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
120  *
121  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
122  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
123  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
124  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
125  */
126 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
127 {
128         struct folio *folio;
129
130         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == 0))
131                 return NULL;
132
133         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
134                 return NULL;
135
136         if (flags & FOLL_GET)
137                 return try_get_folio(page, refs);
138
139         /* FOLL_PIN is set */
140
141         /*
142          * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
143          * and it is used in a *lot* of places.
144          */
145         if (is_zero_page(page))
146                 return page_folio(page);
147
148         folio = try_get_folio(page, refs);
149         if (!folio)
150                 return NULL;
151
152         /*
153          * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
154          * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
155          * path.
156          */
157         if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
158                      !folio_is_longterm_pinnable(folio))) {
159                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
160                         folio_put_refs(folio, refs);
161                 return NULL;
162         }
163
164         /*
165          * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
166          *
167          * However, be sure to *also* increment the normal folio
168          * refcount field at least once, so that the folio really
169          * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
170          * try_get_folio() is left intact.
171          */
172         if (folio_test_large(folio))
173                 atomic_add(refs, &folio->_pincount);
174         else
175                 folio_ref_add(folio,
176                                 refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
177         /*
178          * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
179          * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
180          * barrier in folio_try_share_anon_rmap_*().
181          */
182         smp_mb__after_atomic();
183
184         node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
185
186         return folio;
187 }
188
189 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
190 {
191         if (flags & FOLL_PIN) {
192                 if (is_zero_folio(folio))
193                         return;
194                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
195                 if (folio_test_large(folio))
196                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
197                 else
198                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
199         }
200
201         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
202                 folio_put_refs(folio, refs);
203 }
204
205 /**
206  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
207  * @page:    pointer to page to be grabbed
208  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
209  *
210  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
211  *
212  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
213  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
214  *
215  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
216  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
217  * "refs=1".
218  *
219  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
220  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
221  *
222  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the page could not
223  *                      be grabbed.
224  */
225 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
226 {
227         struct folio *folio = page_folio(page);
228
229         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
230                 return -ENOMEM;
231
232         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
233                 return -EREMOTEIO;
234
235         if (flags & FOLL_GET)
236                 folio_ref_inc(folio);
237         else if (flags & FOLL_PIN) {
238                 /*
239                  * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
240                  * and it is used in a *lot* of places.
241                  */
242                 if (is_zero_page(page))
243                         return 0;
244
245                 /*
246                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
247                  * increment the normal page refcount field at least once,
248                  * so that the page really is pinned.
249                  */
250                 if (folio_test_large(folio)) {
251                         folio_ref_add(folio, 1);
252                         atomic_add(1, &folio->_pincount);
253                 } else {
254                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
255                 }
256
257                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
258         }
259
260         return 0;
261 }
262
263 /**
264  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
265  * @page:            pointer to page to be released
266  *
267  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
268  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
269  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
270  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
271  */
272 void unpin_user_page(struct page *page)
273 {
274         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
275         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
278
279 /**
280  * folio_add_pin - Try to get an additional pin on a pinned folio
281  * @folio: The folio to be pinned
282  *
283  * Get an additional pin on a folio we already have a pin on.  Makes no change
284  * if the folio is a zero_page.
285  */
286 void folio_add_pin(struct folio *folio)
287 {
288         if (is_zero_folio(folio))
289                 return;
290
291         /*
292          * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also* increment the normal
293          * page refcount field at least once, so that the page really is
294          * pinned.
295          */
296         if (folio_test_large(folio)) {
297                 WARN_ON_ONCE(atomic_read(&folio->_pincount) < 1);
298                 folio_ref_inc(folio);
299                 atomic_inc(&folio->_pincount);
300         } else {
301                 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
302                 folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
303         }
304 }
305
306 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
307                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
308 {
309         struct page *next = nth_page(start, i);
310         struct folio *folio = page_folio(next);
311         unsigned int nr = 1;
312
313         if (folio_test_large(folio))
314                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
315                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
316
317         *ntails = nr;
318         return folio;
319 }
320
321 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
322                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
323 {
324         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
325         unsigned int nr;
326
327         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
328                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
329                         break;
330         }
331
332         *ntails = nr - i;
333         return folio;
334 }
335
336 /**
337  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
338  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
339  * @npages: number of pages in the @pages array.
340  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
341  *
342  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
343  * variants called on that page.
344  *
345  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
346  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
347  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
348  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
349  *
350  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
351  *
352  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
353  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
354  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
355  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
356  *
357  */
358 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
359                                  bool make_dirty)
360 {
361         unsigned long i;
362         struct folio *folio;
363         unsigned int nr;
364
365         if (!make_dirty) {
366                 unpin_user_pages(pages, npages);
367                 return;
368         }
369
370         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
371         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
372                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
373                 /*
374                  * Checking PageDirty at this point may race with
375                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
376                  * cases:
377                  *
378                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
379                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
380                  * because clear_page_dirty_for_io() called
381                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
382                  * However, now the page is going to get written back,
383                  * which meets the original intention of setting it
384                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
385                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
386                  * back.
387                  *
388                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
389                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
390                  * written back, so it gets written back again in the
391                  * next writeback cycle. This is harmless.
392                  */
393                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
394                         folio_lock(folio);
395                         folio_mark_dirty(folio);
396                         folio_unlock(folio);
397                 }
398                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
399         }
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
402
403 /**
404  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
405  * gup-pinned page range
406  *
407  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
408  * @npages: number of consecutive pages to release.
409  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
410  *
411  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
412  * pin_user_pages() variants called on that page.
413  *
414  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
415  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
416  * page range was previously listed as clean.
417  *
418  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
419  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
420  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
421  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
422  *
423  */
424 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
425                                       bool make_dirty)
426 {
427         unsigned long i;
428         struct folio *folio;
429         unsigned int nr;
430
431         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
432                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
433                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
434                         folio_lock(folio);
435                         folio_mark_dirty(folio);
436                         folio_unlock(folio);
437                 }
438                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
439         }
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
442
443 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
444 {
445         unsigned long i;
446         struct folio *folio;
447         unsigned int nr;
448
449         /*
450          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
451          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
452          * which is why we're unpinning after all.
453          */
454         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
455                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
456                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
457         }
458 }
459
460 /**
461  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
462  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
463  * @npages: number of pages in the @pages array.
464  *
465  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
466  *
467  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
468  */
469 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
470 {
471         unsigned long i;
472         struct folio *folio;
473         unsigned int nr;
474
475         /*
476          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
477          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
478          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
479          */
480         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
481                 return;
482
483         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
484         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
485                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
486                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
487         }
488 }
489 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
490
491 /*
492  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
493  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
494  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
495  */
496 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
497 {
498         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
499                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
500 }
501
502 #ifdef CONFIG_MMU
503
504 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD) || defined(CONFIG_HAVE_FAST_GUP)
505 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long sz,
506                            unsigned long addr, unsigned long end,
507                            struct page **pages)
508 {
509         struct page *start_page;
510         int nr;
511
512         start_page = nth_page(page, (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
513         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
514                 pages[nr] = nth_page(start_page, nr);
515
516         return nr;
517 }
518 #endif  /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD || CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
519
520 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
521 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
522                                       unsigned long sz)
523 {
524         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
525         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
526 }
527
528 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
529                        unsigned long end, unsigned int flags,
530                        struct page **pages, int *nr)
531 {
532         unsigned long pte_end;
533         struct page *page;
534         struct folio *folio;
535         pte_t pte;
536         int refs;
537
538         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
539         if (pte_end < end)
540                 end = pte_end;
541
542         pte = huge_ptep_get(ptep);
543
544         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
545                 return 0;
546
547         /* hugepages are never "special" */
548         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
549
550         page = pte_page(pte);
551         refs = record_subpages(page, sz, addr, end, pages + *nr);
552
553         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
554         if (!folio)
555                 return 0;
556
557         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
558                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
559                 return 0;
560         }
561
562         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
563                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
564                 return 0;
565         }
566
567         *nr += refs;
568         folio_set_referenced(folio);
569         return 1;
570 }
571
572 /*
573  * NOTE: currently GUP for a hugepd is only possible on hugetlbfs file
574  * systems on Power, which does not have issue with folio writeback against
575  * GUP updates.  When hugepd will be extended to support non-hugetlbfs or
576  * even anonymous memory, we need to do extra check as what we do with most
577  * of the other folios. See writable_file_mapping_allowed() and
578  * gup_fast_folio_allowed() for more information.
579  */
580 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
581                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
582                 struct page **pages, int *nr)
583 {
584         pte_t *ptep;
585         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
586         unsigned long next;
587
588         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
589         do {
590                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
591                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
592                         return 0;
593         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
594
595         return 1;
596 }
597
598 static struct page *follow_hugepd(struct vm_area_struct *vma, hugepd_t hugepd,
599                                   unsigned long addr, unsigned int pdshift,
600                                   unsigned int flags,
601                                   struct follow_page_context *ctx)
602 {
603         struct page *page;
604         struct hstate *h;
605         spinlock_t *ptl;
606         int nr = 0, ret;
607         pte_t *ptep;
608
609         /* Only hugetlb supports hugepd */
610         if (WARN_ON_ONCE(!is_vm_hugetlb_page(vma)))
611                 return ERR_PTR(-EFAULT);
612
613         h = hstate_vma(vma);
614         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
615         ptl = huge_pte_lock(h, vma->vm_mm, ptep);
616         ret = gup_huge_pd(hugepd, addr, pdshift, addr + PAGE_SIZE,
617                           flags, &page, &nr);
618         spin_unlock(ptl);
619
620         if (ret) {
621                 WARN_ON_ONCE(nr != 1);
622                 ctx->page_mask = (1U << huge_page_order(h)) - 1;
623                 return page;
624         }
625
626         return NULL;
627 }
628 #else /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
629 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
630                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
631                 struct page **pages, int *nr)
632 {
633         return 0;
634 }
635
636 static struct page *follow_hugepd(struct vm_area_struct *vma, hugepd_t hugepd,
637                                   unsigned long addr, unsigned int pdshift,
638                                   unsigned int flags,
639                                   struct follow_page_context *ctx)
640 {
641         return NULL;
642 }
643 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
644
645
646 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
647                                   unsigned int flags, unsigned long address)
648 {
649         if (!(flags & FOLL_DUMP))
650                 return NULL;
651
652         /*
653          * When core dumping, we don't want to allocate unnecessary pages or
654          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
655          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
656          * But we can only make this optimization where a hole would surely
657          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
658          */
659         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
660                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
661
662                 if (!hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, address))
663                         return ERR_PTR(-EFAULT);
664         } else if ((vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault)) {
665                 return ERR_PTR(-EFAULT);
666         }
667
668         return NULL;
669 }
670
671 #ifdef CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES
672 static struct page *follow_huge_pud(struct vm_area_struct *vma,
673                                     unsigned long addr, pud_t *pudp,
674                                     int flags, struct follow_page_context *ctx)
675 {
676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
677         struct page *page;
678         pud_t pud = *pudp;
679         unsigned long pfn = pud_pfn(pud);
680         int ret;
681
682         assert_spin_locked(pud_lockptr(mm, pudp));
683
684         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pud_write(pud))
685                 return NULL;
686
687         if (!pud_present(pud))
688                 return NULL;
689
690         pfn += (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
691
692         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD) &&
693             pud_devmap(pud)) {
694                 /*
695                  * device mapped pages can only be returned if the caller
696                  * will manage the page reference count.
697                  *
698                  * At least one of FOLL_GET | FOLL_PIN must be set, so
699                  * assert that here:
700                  */
701                 if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
702                         return ERR_PTR(-EEXIST);
703
704                 if (flags & FOLL_TOUCH)
705                         touch_pud(vma, addr, pudp, flags & FOLL_WRITE);
706
707                 ctx->pgmap = get_dev_pagemap(pfn, ctx->pgmap);
708                 if (!ctx->pgmap)
709                         return ERR_PTR(-EFAULT);
710         }
711
712         page = pfn_to_page(pfn);
713
714         if (!pud_devmap(pud) && !pud_write(pud) &&
715             gup_must_unshare(vma, flags, page))
716                 return ERR_PTR(-EMLINK);
717
718         ret = try_grab_page(page, flags);
719         if (ret)
720                 page = ERR_PTR(ret);
721         else
722                 ctx->page_mask = HPAGE_PUD_NR - 1;
723
724         return page;
725 }
726
727 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PMDs in COW mappings. */
728 static inline bool can_follow_write_pmd(pmd_t pmd, struct page *page,
729                                         struct vm_area_struct *vma,
730                                         unsigned int flags)
731 {
732         /* If the pmd is writable, we can write to the page. */
733         if (pmd_write(pmd))
734                 return true;
735
736         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
737         if (!(flags & FOLL_FORCE))
738                 return false;
739
740         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
741         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
742                 return false;
743
744         /* ... or read-only private ones */
745         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
746                 return false;
747
748         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
749         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
750                 return false;
751
752         /*
753          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
754          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
755          */
756         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
757                 return false;
758
759         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
760         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pmd_soft_dirty(pmd))
761                 return false;
762         return !userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, pmd);
763 }
764
765 static struct page *follow_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
766                                     unsigned long addr, pmd_t *pmd,
767                                     unsigned int flags,
768                                     struct follow_page_context *ctx)
769 {
770         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
771         pmd_t pmdval = *pmd;
772         struct page *page;
773         int ret;
774
775         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmd));
776
777         page = pmd_page(pmdval);
778         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
779             !can_follow_write_pmd(pmdval, page, vma, flags))
780                 return NULL;
781
782         /* Avoid dumping huge zero page */
783         if ((flags & FOLL_DUMP) && is_huge_zero_pmd(pmdval))
784                 return ERR_PTR(-EFAULT);
785
786         if (pmd_protnone(*pmd) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
787                 return NULL;
788
789         if (!pmd_write(pmdval) && gup_must_unshare(vma, flags, page))
790                 return ERR_PTR(-EMLINK);
791
792         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
793                         !PageAnonExclusive(page), page);
794
795         ret = try_grab_page(page, flags);
796         if (ret)
797                 return ERR_PTR(ret);
798
799 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
800         if (pmd_trans_huge(pmdval) && (flags & FOLL_TOUCH))
801                 touch_pmd(vma, addr, pmd, flags & FOLL_WRITE);
802 #endif  /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
803
804         page += (addr & ~HPAGE_PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
805         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
806
807         return page;
808 }
809
810 #else  /* CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES */
811 static struct page *follow_huge_pud(struct vm_area_struct *vma,
812                                     unsigned long addr, pud_t *pudp,
813                                     int flags, struct follow_page_context *ctx)
814 {
815         return NULL;
816 }
817
818 static struct page *follow_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
819                                     unsigned long addr, pmd_t *pmd,
820                                     unsigned int flags,
821                                     struct follow_page_context *ctx)
822 {
823         return NULL;
824 }
825 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES */
826
827 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
828                 pte_t *pte, unsigned int flags)
829 {
830         if (flags & FOLL_TOUCH) {
831                 pte_t orig_entry = ptep_get(pte);
832                 pte_t entry = orig_entry;
833
834                 if (flags & FOLL_WRITE)
835                         entry = pte_mkdirty(entry);
836                 entry = pte_mkyoung(entry);
837
838                 if (!pte_same(orig_entry, entry)) {
839                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
840                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
841                 }
842         }
843
844         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
845         return -EEXIST;
846 }
847
848 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
849 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
850                                         struct vm_area_struct *vma,
851                                         unsigned int flags)
852 {
853         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
854         if (pte_write(pte))
855                 return true;
856
857         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
858         if (!(flags & FOLL_FORCE))
859                 return false;
860
861         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
862         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
863                 return false;
864
865         /* ... or read-only private ones */
866         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
867                 return false;
868
869         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
870         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
871                 return false;
872
873         /*
874          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
875          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
876          */
877         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
878                 return false;
879
880         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
881         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
882                 return false;
883         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
884 }
885
886 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
887                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
888                 struct dev_pagemap **pgmap)
889 {
890         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
891         struct page *page;
892         spinlock_t *ptl;
893         pte_t *ptep, pte;
894         int ret;
895
896         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
897         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
898                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
899                 return ERR_PTR(-EINVAL);
900
901         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
902         if (!ptep)
903                 return no_page_table(vma, flags, address);
904         pte = ptep_get(ptep);
905         if (!pte_present(pte))
906                 goto no_page;
907         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
908                 goto no_page;
909
910         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
911
912         /*
913          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
914          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
915          */
916         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
917             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
918                 page = NULL;
919                 goto out;
920         }
921
922         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
923                 /*
924                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
925                  * case since they are only valid while holding the pgmap
926                  * reference.
927                  */
928                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
929                 if (*pgmap)
930                         page = pte_page(pte);
931                 else
932                         goto no_page;
933         } else if (unlikely(!page)) {
934                 if (flags & FOLL_DUMP) {
935                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
936                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
937                         goto out;
938                 }
939
940                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
941                         page = pte_page(pte);
942                 } else {
943                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
944                         page = ERR_PTR(ret);
945                         goto out;
946                 }
947         }
948
949         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
950                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
951                 goto out;
952         }
953
954         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
955                        !PageAnonExclusive(page), page);
956
957         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
958         ret = try_grab_page(page, flags);
959         if (unlikely(ret)) {
960                 page = ERR_PTR(ret);
961                 goto out;
962         }
963
964         /*
965          * We need to make the page accessible if and only if we are going
966          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
967          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
968          */
969         if (flags & FOLL_PIN) {
970                 ret = arch_make_page_accessible(page);
971                 if (ret) {
972                         unpin_user_page(page);
973                         page = ERR_PTR(ret);
974                         goto out;
975                 }
976         }
977         if (flags & FOLL_TOUCH) {
978                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
979                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
980                         set_page_dirty(page);
981                 /*
982                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
983                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
984                  * mark_page_accessed().
985                  */
986                 mark_page_accessed(page);
987         }
988 out:
989         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
990         return page;
991 no_page:
992         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
993         if (!pte_none(pte))
994                 return NULL;
995         return no_page_table(vma, flags, address);
996 }
997
998 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
999                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
1000                                     unsigned int flags,
1001                                     struct follow_page_context *ctx)
1002 {
1003         pmd_t *pmd, pmdval;
1004         spinlock_t *ptl;
1005         struct page *page;
1006         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1007
1008         pmd = pmd_offset(pudp, address);
1009         pmdval = pmdp_get_lockless(pmd);
1010         if (pmd_none(pmdval))
1011                 return no_page_table(vma, flags, address);
1012         if (!pmd_present(pmdval))
1013                 return no_page_table(vma, flags, address);
1014         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))))
1015                 return follow_hugepd(vma, __hugepd(pmd_val(pmdval)),
1016                                      address, PMD_SHIFT, flags, ctx);
1017         if (pmd_devmap(pmdval)) {
1018                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1019                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1020                 spin_unlock(ptl);
1021                 if (page)
1022                         return page;
1023                 return no_page_table(vma, flags, address);
1024         }
1025         if (likely(!pmd_leaf(pmdval)))
1026                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1027
1028         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
1029                 return no_page_table(vma, flags, address);
1030
1031         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1032         pmdval = *pmd;
1033         if (unlikely(!pmd_present(pmdval))) {
1034                 spin_unlock(ptl);
1035                 return no_page_table(vma, flags, address);
1036         }
1037         if (unlikely(!pmd_leaf(pmdval))) {
1038                 spin_unlock(ptl);
1039                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1040         }
1041         if (pmd_trans_huge(pmdval) && (flags & FOLL_SPLIT_PMD)) {
1042                 spin_unlock(ptl);
1043                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
1044                 /* If pmd was left empty, stuff a page table in there quickly */
1045                 return pte_alloc(mm, pmd) ? ERR_PTR(-ENOMEM) :
1046                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1047         }
1048         page = follow_huge_pmd(vma, address, pmd, flags, ctx);
1049         spin_unlock(ptl);
1050         return page;
1051 }
1052
1053 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
1054                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
1055                                     unsigned int flags,
1056                                     struct follow_page_context *ctx)
1057 {
1058         pud_t *pudp, pud;
1059         spinlock_t *ptl;
1060         struct page *page;
1061         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1062
1063         pudp = pud_offset(p4dp, address);
1064         pud = READ_ONCE(*pudp);
1065         if (!pud_present(pud))
1066                 return no_page_table(vma, flags, address);
1067         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))))
1068                 return follow_hugepd(vma, __hugepd(pud_val(pud)),
1069                                      address, PUD_SHIFT, flags, ctx);
1070         if (pud_leaf(pud)) {
1071                 ptl = pud_lock(mm, pudp);
1072                 page = follow_huge_pud(vma, address, pudp, flags, ctx);
1073                 spin_unlock(ptl);
1074                 if (page)
1075                         return page;
1076                 return no_page_table(vma, flags, address);
1077         }
1078         if (unlikely(pud_bad(pud)))
1079                 return no_page_table(vma, flags, address);
1080
1081         return follow_pmd_mask(vma, address, pudp, flags, ctx);
1082 }
1083
1084 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
1085                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
1086                                     unsigned int flags,
1087                                     struct follow_page_context *ctx)
1088 {
1089         p4d_t *p4dp, p4d;
1090
1091         p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
1092         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1093         BUILD_BUG_ON(p4d_leaf(p4d));
1094
1095         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d)))))
1096                 return follow_hugepd(vma, __hugepd(p4d_val(p4d)),
1097                                      address, P4D_SHIFT, flags, ctx);
1098
1099         if (!p4d_present(p4d) || p4d_bad(p4d))
1100                 return no_page_table(vma, flags, address);
1101
1102         return follow_pud_mask(vma, address, p4dp, flags, ctx);
1103 }
1104
1105 /**
1106  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
1107  * @vma: vm_area_struct mapping @address
1108  * @address: virtual address to look up
1109  * @flags: flags modifying lookup behaviour
1110  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
1111  *       pointer to output page_mask
1112  *
1113  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
1114  *
1115  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
1116  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
1117  *
1118  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
1119  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
1120  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
1121  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
1122  *
1123  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
1124  *
1125  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
1126  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
1127  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
1128  */
1129 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
1130                               unsigned long address, unsigned int flags,
1131                               struct follow_page_context *ctx)
1132 {
1133         pgd_t *pgd;
1134         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1135         struct page *page;
1136
1137         vma_pgtable_walk_begin(vma);
1138
1139         ctx->page_mask = 0;
1140         pgd = pgd_offset(mm, address);
1141
1142         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))))
1143                 page = follow_hugepd(vma, __hugepd(pgd_val(*pgd)),
1144                                      address, PGDIR_SHIFT, flags, ctx);
1145         else if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
1146                 page = no_page_table(vma, flags, address);
1147         else
1148                 page = follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
1149
1150         vma_pgtable_walk_end(vma);
1151
1152         return page;
1153 }
1154
1155 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1156                          unsigned int foll_flags)
1157 {
1158         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1159         struct page *page;
1160
1161         if (vma_is_secretmem(vma))
1162                 return NULL;
1163
1164         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
1165                 return NULL;
1166
1167         /*
1168          * We never set FOLL_HONOR_NUMA_FAULT because callers don't expect
1169          * to fail on PROT_NONE-mapped pages.
1170          */
1171         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
1172         if (ctx.pgmap)
1173                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1174         return page;
1175 }
1176
1177 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1178                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
1179                 struct page **page)
1180 {
1181         pgd_t *pgd;
1182         p4d_t *p4d;
1183         pud_t *pud;
1184         pmd_t *pmd;
1185         pte_t *pte;
1186         pte_t entry;
1187         int ret = -EFAULT;
1188
1189         /* user gate pages are read-only */
1190         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
1191                 return -EFAULT;
1192         if (address > TASK_SIZE)
1193                 pgd = pgd_offset_k(address);
1194         else
1195                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
1196         if (pgd_none(*pgd))
1197                 return -EFAULT;
1198         p4d = p4d_offset(pgd, address);
1199         if (p4d_none(*p4d))
1200                 return -EFAULT;
1201         pud = pud_offset(p4d, address);
1202         if (pud_none(*pud))
1203                 return -EFAULT;
1204         pmd = pmd_offset(pud, address);
1205         if (!pmd_present(*pmd))
1206                 return -EFAULT;
1207         pte = pte_offset_map(pmd, address);
1208         if (!pte)
1209                 return -EFAULT;
1210         entry = ptep_get(pte);
1211         if (pte_none(entry))
1212                 goto unmap;
1213         *vma = get_gate_vma(mm);
1214         if (!page)
1215                 goto out;
1216         *page = vm_normal_page(*vma, address, entry);
1217         if (!*page) {
1218                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(entry)))
1219                         goto unmap;
1220                 *page = pte_page(entry);
1221         }
1222         ret = try_grab_page(*page, gup_flags);
1223         if (unlikely(ret))
1224                 goto unmap;
1225 out:
1226         ret = 0;
1227 unmap:
1228         pte_unmap(pte);
1229         return ret;
1230 }
1231
1232 /*
1233  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
1234  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
1235  * to 0 and -EBUSY returned.
1236  */
1237 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
1238                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
1239                 int *locked)
1240 {
1241         unsigned int fault_flags = 0;
1242         vm_fault_t ret;
1243
1244         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
1245                 return -EFAULT;
1246         if (*flags & FOLL_WRITE)
1247                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1248         if (*flags & FOLL_REMOTE)
1249                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
1250         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
1251                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1252                 /*
1253                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
1254                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
1255                  * That's because some callers may not be prepared to
1256                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
1257                  */
1258                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
1259                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
1260         }
1261         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
1262                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
1263         if (*flags & FOLL_TRIED) {
1264                 /*
1265                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
1266                  * can co-exist
1267                  */
1268                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1269         }
1270         if (unshare) {
1271                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
1272                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
1273                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1274         }
1275
1276         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1277
1278         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1279                 /*
1280                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
1281                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
1282                  */
1283                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
1284                 *locked = 0;
1285
1286                 /*
1287                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
1288                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
1289                  * what has happened - we've just fully completed a page
1290                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
1291                  * that we want to take the mmap lock _again_.
1292                  */
1293                 return -EAGAIN;
1294         }
1295
1296         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1297                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
1298
1299                 if (err)
1300                         return err;
1301                 BUG();
1302         }
1303
1304         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1305                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
1306                         *locked = 0;
1307                 return -EBUSY;
1308         }
1309
1310         return 0;
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Writing to file-backed mappings which require folio dirty tracking using GUP
1315  * is a fundamentally broken operation, as kernel write access to GUP mappings
1316  * do not adhere to the semantics expected by a file system.
1317  *
1318  * Consider the following scenario:-
1319  *
1320  * 1. A folio is written to via GUP which write-faults the memory, notifying
1321  *    the file system and dirtying the folio.
1322  * 2. Later, writeback is triggered, resulting in the folio being cleaned and
1323  *    the PTE being marked read-only.
1324  * 3. The GUP caller writes to the folio, as it is mapped read/write via the
1325  *    direct mapping.
1326  * 4. The GUP caller, now done with the page, unpins it and sets it dirty
1327  *    (though it does not have to).
1328  *
1329  * This results in both data being written to a folio without writenotify, and
1330  * the folio being dirtied unexpectedly (if the caller decides to do so).
1331  */
1332 static bool writable_file_mapping_allowed(struct vm_area_struct *vma,
1333                                           unsigned long gup_flags)
1334 {
1335         /*
1336          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
1337          * pin is the most egregious case so this is the case we disallow.
1338          */
1339         if ((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM)) !=
1340             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM))
1341                 return true;
1342
1343         /*
1344          * If the VMA does not require dirty tracking then no problematic write
1345          * can occur either.
1346          */
1347         return !vma_needs_dirty_tracking(vma);
1348 }
1349
1350 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1351 {
1352         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1353         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1354         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1355         bool vma_anon = vma_is_anonymous(vma);
1356
1357         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1358                 return -EFAULT;
1359
1360         if ((gup_flags & FOLL_ANON) && !vma_anon)
1361                 return -EFAULT;
1362
1363         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1364                 return -EOPNOTSUPP;
1365
1366         if (vma_is_secretmem(vma))
1367                 return -EFAULT;
1368
1369         if (write) {
1370                 if (!vma_anon &&
1371                     !writable_file_mapping_allowed(vma, gup_flags))
1372                         return -EFAULT;
1373
1374                 if (!(vm_flags & VM_WRITE) || (vm_flags & VM_SHADOW_STACK)) {
1375                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1376                                 return -EFAULT;
1377                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
1378                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1379                                 return -EFAULT;
1380                         /*
1381                          * We used to let the write,force case do COW in a
1382                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1383                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1384                          * executable, without corrupting the file (yet only
1385                          * when that file had been opened for writing!).
1386                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1387                          * just reject it.
1388                          */
1389                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1390                                 return -EFAULT;
1391                 }
1392         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1393                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1394                         return -EFAULT;
1395                 /*
1396                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1397                  * have VM_MAYREAD set?
1398                  */
1399                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1400                         return -EFAULT;
1401         }
1402         /*
1403          * gups are always data accesses, not instruction
1404          * fetches, so execute=false here
1405          */
1406         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1407                 return -EFAULT;
1408         return 0;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * This is "vma_lookup()", but with a warning if we would have
1413  * historically expanded the stack in the GUP code.
1414  */
1415 static struct vm_area_struct *gup_vma_lookup(struct mm_struct *mm,
1416          unsigned long addr)
1417 {
1418 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
1419         return vma_lookup(mm, addr);
1420 #else
1421         static volatile unsigned long next_warn;
1422         struct vm_area_struct *vma;
1423         unsigned long now, next;
1424
1425         vma = find_vma(mm, addr);
1426         if (!vma || (addr >= vma->vm_start))
1427                 return vma;
1428
1429         /* Only warn for half-way relevant accesses */
1430         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
1431                 return NULL;
1432         if (vma->vm_start - addr > 65536)
1433                 return NULL;
1434
1435         /* Let's not warn more than once an hour.. */
1436         now = jiffies; next = next_warn;
1437         if (next && time_before(now, next))
1438                 return NULL;
1439         next_warn = now + 60*60*HZ;
1440
1441         /* Let people know things may have changed. */
1442         pr_warn("GUP no longer grows the stack in %s (%d): %lx-%lx (%lx)\n",
1443                 current->comm, task_pid_nr(current),
1444                 vma->vm_start, vma->vm_end, addr);
1445         dump_stack();
1446         return NULL;
1447 #endif
1448 }
1449
1450 /**
1451  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1452  * @mm:         mm_struct of target mm
1453  * @start:      starting user address
1454  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1455  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1456  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1457  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1458  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1459  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1460  *
1461  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1462  * number requested), or an error. Details about the return value:
1463  *
1464  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1465  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1466  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1467  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1468  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1469  *
1470  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1471  *
1472  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1473  *
1474  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1475  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1476  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1477  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1478  *
1479  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1480  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1481  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1482  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1483  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1484  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1485  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1486  * locks can't be held over the syscall boundary.
1487  *
1488  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1489  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1490  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1491  * before put_page is called.
1492  *
1493  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1494  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1495  *
1496  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1497  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1498  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1499  *
1500  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1501  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1502  * you need some special @gup_flags.
1503  */
1504 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1505                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1506                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1507                 int *locked)
1508 {
1509         long ret = 0, i = 0;
1510         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1511         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1512
1513         if (!nr_pages)
1514                 return 0;
1515
1516         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1517
1518         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1519
1520         do {
1521                 struct page *page;
1522                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1523                 unsigned int page_increm;
1524
1525                 /* first iteration or cross vma bound */
1526                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1527                         /*
1528                          * MADV_POPULATE_(READ|WRITE) wants to handle VMA
1529                          * lookups+error reporting differently.
1530                          */
1531                         if (gup_flags & FOLL_MADV_POPULATE) {
1532                                 vma = vma_lookup(mm, start);
1533                                 if (!vma) {
1534                                         ret = -ENOMEM;
1535                                         goto out;
1536                                 }
1537                                 if (check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1538                                         ret = -EINVAL;
1539                                         goto out;
1540                                 }
1541                                 goto retry;
1542                         }
1543                         vma = gup_vma_lookup(mm, start);
1544                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1545                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1546                                                 gup_flags, &vma,
1547                                                 pages ? &page : NULL);
1548                                 if (ret)
1549                                         goto out;
1550                                 ctx.page_mask = 0;
1551                                 goto next_page;
1552                         }
1553
1554                         if (!vma) {
1555                                 ret = -EFAULT;
1556                                 goto out;
1557                         }
1558                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1559                         if (ret)
1560                                 goto out;
1561                 }
1562 retry:
1563                 /*
1564                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1565                  * potentially allocating memory.
1566                  */
1567                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1568                         ret = -EINTR;
1569                         goto out;
1570                 }
1571                 cond_resched();
1572
1573                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1574                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1575                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1576                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1577                         switch (ret) {
1578                         case 0:
1579                                 goto retry;
1580                         case -EBUSY:
1581                         case -EAGAIN:
1582                                 ret = 0;
1583                                 fallthrough;
1584                         case -EFAULT:
1585                         case -ENOMEM:
1586                         case -EHWPOISON:
1587                                 goto out;
1588                         }
1589                         BUG();
1590                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1591                         /*
1592                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1593                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1594                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1595                          * for this page.
1596                          */
1597                         if (pages) {
1598                                 ret = PTR_ERR(page);
1599                                 goto out;
1600                         }
1601                 } else if (IS_ERR(page)) {
1602                         ret = PTR_ERR(page);
1603                         goto out;
1604                 }
1605 next_page:
1606                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1607                 if (page_increm > nr_pages)
1608                         page_increm = nr_pages;
1609
1610                 if (pages) {
1611                         struct page *subpage;
1612                         unsigned int j;
1613
1614                         /*
1615                          * This must be a large folio (and doesn't need to
1616                          * be the whole folio; it can be part of it), do
1617                          * the refcount work for all the subpages too.
1618                          *
1619                          * NOTE: here the page may not be the head page
1620                          * e.g. when start addr is not thp-size aligned.
1621                          * try_grab_folio() should have taken care of tail
1622                          * pages.
1623                          */
1624                         if (page_increm > 1) {
1625                                 struct folio *folio;
1626
1627                                 /*
1628                                  * Since we already hold refcount on the
1629                                  * large folio, this should never fail.
1630                                  */
1631                                 folio = try_grab_folio(page, page_increm - 1,
1632                                                        foll_flags);
1633                                 if (WARN_ON_ONCE(!folio)) {
1634                                         /*
1635                                          * Release the 1st page ref if the
1636                                          * folio is problematic, fail hard.
1637                                          */
1638                                         gup_put_folio(page_folio(page), 1,
1639                                                       foll_flags);
1640                                         ret = -EFAULT;
1641                                         goto out;
1642                                 }
1643                         }
1644
1645                         for (j = 0; j < page_increm; j++) {
1646                                 subpage = nth_page(page, j);
1647                                 pages[i + j] = subpage;
1648                                 flush_anon_page(vma, subpage, start + j * PAGE_SIZE);
1649                                 flush_dcache_page(subpage);
1650                         }
1651                 }
1652
1653                 i += page_increm;
1654                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1655                 nr_pages -= page_increm;
1656         } while (nr_pages);
1657 out:
1658         if (ctx.pgmap)
1659                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1660         return i ? i : ret;
1661 }
1662
1663 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1664                               unsigned int fault_flags)
1665 {
1666         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1667         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1668         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1669
1670         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1671                 return false;
1672
1673         /*
1674          * The architecture might have a hardware protection
1675          * mechanism other than read/write that can deny access.
1676          *
1677          * gup always represents data access, not instruction
1678          * fetches, so execute=false here:
1679          */
1680         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1681                 return false;
1682
1683         return true;
1684 }
1685
1686 /**
1687  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1688  * @mm:         mm_struct of target mm
1689  * @address:    user address
1690  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1691  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1692  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1693  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1694  *
1695  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1696  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1697  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1698  * trying again.
1699  *
1700  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1701  *
1702  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1703  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1704  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1705  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1706  *
1707  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1708  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1709  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1710  * succeed.
1711  *
1712  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1713  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1714  */
1715 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1716                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1717                      bool *unlocked)
1718 {
1719         struct vm_area_struct *vma;
1720         vm_fault_t ret;
1721
1722         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1723
1724         if (unlocked)
1725                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1726
1727 retry:
1728         vma = gup_vma_lookup(mm, address);
1729         if (!vma)
1730                 return -EFAULT;
1731
1732         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1733                 return -EFAULT;
1734
1735         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1736             fatal_signal_pending(current))
1737                 return -EINTR;
1738
1739         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1740
1741         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1742                 /*
1743                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1744                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1745                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1746                  */
1747                 mmap_read_lock(mm);
1748                 *unlocked = true;
1749                 return 0;
1750         }
1751
1752         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1753                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1754
1755                 if (err)
1756                         return err;
1757                 BUG();
1758         }
1759
1760         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1761                 mmap_read_lock(mm);
1762                 *unlocked = true;
1763                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1764                 goto retry;
1765         }
1766
1767         return 0;
1768 }
1769 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1770
1771 /*
1772  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1773  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1774  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1775  */
1776 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1777 {
1778         if (fatal_signal_pending(current))
1779                 return true;
1780
1781         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1782                 return false;
1783
1784         return signal_pending(current);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1789  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1790  * set (*locked = 0).
1791  *
1792  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1793  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1794  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1795  * function execution.
1796  *
1797  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1798  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1799  */
1800 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1801                                                 unsigned long start,
1802                                                 unsigned long nr_pages,
1803                                                 struct page **pages,
1804                                                 int *locked,
1805                                                 unsigned int flags)
1806 {
1807         long ret, pages_done;
1808         bool must_unlock = false;
1809
1810         if (!nr_pages)
1811                 return 0;
1812
1813         /*
1814          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1815          * lock must be released when this returns.
1816          */
1817         if (!*locked) {
1818                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1819                         return -EAGAIN;
1820                 must_unlock = true;
1821                 *locked = 1;
1822         }
1823         else
1824                 mmap_assert_locked(mm);
1825
1826         if (flags & FOLL_PIN)
1827                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1828
1829         /*
1830          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1831          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1832          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1833          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1834          *
1835          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1836          * that here, as any failures will be obvious enough.
1837          */
1838         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1839                 flags |= FOLL_GET;
1840
1841         pages_done = 0;
1842         for (;;) {
1843                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1844                                        locked);
1845                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1846                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1847                         pages_done = ret;
1848                         break;
1849                 }
1850
1851                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1852                 if (!*locked) {
1853                         BUG_ON(ret < 0);
1854                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1855                 }
1856
1857                 if (ret > 0) {
1858                         nr_pages -= ret;
1859                         pages_done += ret;
1860                         if (!nr_pages)
1861                                 break;
1862                 }
1863                 if (*locked) {
1864                         /*
1865                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1866                          * FOLL_NOWAIT.
1867                          */
1868                         if (!pages_done)
1869                                 pages_done = ret;
1870                         break;
1871                 }
1872                 /*
1873                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1874                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1875                  */
1876                 if (likely(pages))
1877                         pages += ret;
1878                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1879
1880                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1881                 must_unlock = true;
1882
1883 retry:
1884                 /*
1885                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1886                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1887                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1888                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1889                  * the caller's request. So we need to check it before we
1890                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1891                  */
1892                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1893                         if (!pages_done)
1894                                 pages_done = -EINTR;
1895                         break;
1896                 }
1897
1898                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1899                 if (ret) {
1900                         BUG_ON(ret > 0);
1901                         if (!pages_done)
1902                                 pages_done = ret;
1903                         break;
1904                 }
1905
1906                 *locked = 1;
1907                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1908                                        pages, locked);
1909                 if (!*locked) {
1910                         /* Continue to retry until we succeeded */
1911                         BUG_ON(ret != 0);
1912                         goto retry;
1913                 }
1914                 if (ret != 1) {
1915                         BUG_ON(ret > 1);
1916                         if (!pages_done)
1917                                 pages_done = ret;
1918                         break;
1919                 }
1920                 nr_pages--;
1921                 pages_done++;
1922                 if (!nr_pages)
1923                         break;
1924                 if (likely(pages))
1925                         pages++;
1926                 start += PAGE_SIZE;
1927         }
1928         if (must_unlock && *locked) {
1929                 /*
1930                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1931                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1932                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1933                  */
1934                 mmap_read_unlock(mm);
1935                 *locked = 0;
1936         }
1937
1938         /*
1939          * Failing to pin anything implies something has gone wrong (except when
1940          * FOLL_NOWAIT is specified).
1941          */
1942         if (WARN_ON_ONCE(pages_done == 0 && !(flags & FOLL_NOWAIT)))
1943                 return -EFAULT;
1944
1945         return pages_done;
1946 }
1947
1948 /**
1949  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1950  * @vma:   target vma
1951  * @start: start address
1952  * @end:   end address
1953  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1954  *
1955  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1956  *
1957  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1958  * code on error.
1959  *
1960  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1961  *
1962  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1963  * be unperturbed.
1964  *
1965  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1966  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1967  */
1968 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1969                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1970 {
1971         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1972         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1973         int local_locked = 1;
1974         int gup_flags;
1975         long ret;
1976
1977         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1978         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1979         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1980         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1981         mmap_assert_locked(mm);
1982
1983         /*
1984          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1985          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1986          */
1987         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1988                 return nr_pages;
1989
1990         /* ... similarly, we've never faulted in PROT_NONE pages */
1991         if (!vma_is_accessible(vma))
1992                 return -EFAULT;
1993
1994         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1995         /*
1996          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1997          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1998          * and we would not want to dirty them for nothing.
1999          *
2000          * Otherwise, do a read fault, and use FOLL_FORCE in case it's not
2001          * readable (ie write-only or executable).
2002          */
2003         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
2004                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2005         else
2006                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
2007
2008         if (locked)
2009                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2010
2011         /*
2012          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
2013          * not result in a stack expansion that recurses back here.
2014          */
2015         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2016                                NULL, locked ? locked : &local_locked);
2017         lru_add_drain();
2018         return ret;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * faultin_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
2023  *                        given range readable/writable
2024  *
2025  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
2026  *
2027  * @mm: the mm to populate page tables in
2028  * @start: start address
2029  * @end: end address
2030  * @write: whether to prefault readable or writable
2031  * @locked: whether the mmap_lock is still held
2032  *
2033  * Returns either number of processed pages in the MM, or a negative error
2034  * code on error (see __get_user_pages()). Note that this function reports
2035  * errors related to VMAs, such as incompatible mappings, as expected by
2036  * MADV_POPULATE_(READ|WRITE).
2037  *
2038  * The range must be page-aligned.
2039  *
2040  * mm->mmap_lock must be held. If it's released, *@locked will be set to 0.
2041  */
2042 long faultin_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2043                         unsigned long end, bool write, int *locked)
2044 {
2045         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
2046         int gup_flags;
2047         long ret;
2048
2049         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
2050         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
2051         mmap_assert_locked(mm);
2052
2053         /*
2054          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
2055          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
2056          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
2057          *             in the page table.
2058          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
2059          *                a poisoned page.
2060          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
2061          */
2062         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE |
2063                     FOLL_MADV_POPULATE;
2064         if (write)
2065                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2066
2067         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, NULL, locked,
2068                                       gup_flags);
2069         lru_add_drain();
2070         return ret;
2071 }
2072
2073 /*
2074  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
2075  *
2076  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
2077  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
2078  * mmap_lock must not be held.
2079  */
2080 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
2081 {
2082         struct mm_struct *mm = current->mm;
2083         unsigned long end, nstart, nend;
2084         struct vm_area_struct *vma = NULL;
2085         int locked = 0;
2086         long ret = 0;
2087
2088         end = start + len;
2089
2090         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
2091                 /*
2092                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
2093                  * Find first corresponding VMA.
2094                  */
2095                 if (!locked) {
2096                         locked = 1;
2097                         mmap_read_lock(mm);
2098                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
2099                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
2100                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
2101
2102                 if (!vma)
2103                         break;
2104                 /*
2105                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
2106                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
2107                  */
2108                 nend = min(end, vma->vm_end);
2109                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
2110                         continue;
2111                 if (nstart < vma->vm_start)
2112                         nstart = vma->vm_start;
2113                 /*
2114                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
2115                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
2116                  * if the vma was already munlocked.
2117                  */
2118                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
2119                 if (ret < 0) {
2120                         if (ignore_errors) {
2121                                 ret = 0;
2122                                 continue;       /* continue at next VMA */
2123                         }
2124                         break;
2125                 }
2126                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
2127                 ret = 0;
2128         }
2129         if (locked)
2130                 mmap_read_unlock(mm);
2131         return ret;     /* 0 or negative error code */
2132 }
2133 #else /* CONFIG_MMU */
2134 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2135                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
2136                 int *locked, unsigned int foll_flags)
2137 {
2138         struct vm_area_struct *vma;
2139         bool must_unlock = false;
2140         unsigned long vm_flags;
2141         long i;
2142
2143         if (!nr_pages)
2144                 return 0;
2145
2146         /*
2147          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
2148          * lock must be released when this returns.
2149          */
2150         if (!*locked) {
2151                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
2152                         return -EAGAIN;
2153                 must_unlock = true;
2154                 *locked = 1;
2155         }
2156
2157         /* calculate required read or write permissions.
2158          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
2159          */
2160         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
2161                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
2162         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
2163                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
2164
2165         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2166                 vma = find_vma(mm, start);
2167                 if (!vma)
2168                         break;
2169
2170                 /* protect what we can, including chardevs */
2171                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
2172                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
2173                         break;
2174
2175                 if (pages) {
2176                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
2177                         if (pages[i])
2178                                 get_page(pages[i]);
2179                 }
2180
2181                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
2182         }
2183
2184         if (must_unlock && *locked) {
2185                 mmap_read_unlock(mm);
2186                 *locked = 0;
2187         }
2188
2189         return i ? : -EFAULT;
2190 }
2191 #endif /* !CONFIG_MMU */
2192
2193 /**
2194  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
2195  * @uaddr: start of address range
2196  * @size: size of address range
2197  *
2198  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2199  * copy_from_user()).
2200  */
2201 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
2202 {
2203         char __user *start = uaddr, *end;
2204
2205         if (unlikely(size == 0))
2206                 return 0;
2207         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
2208                 return size;
2209         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2210                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
2211                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2212         }
2213         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2214         if (unlikely(end < start))
2215                 end = NULL;
2216         while (uaddr != end) {
2217                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
2218                 uaddr += PAGE_SIZE;
2219         }
2220
2221 out:
2222         user_write_access_end();
2223         if (size > uaddr - start)
2224                 return size - (uaddr - start);
2225         return 0;
2226 }
2227 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
2228
2229 /**
2230  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
2231  * @uaddr: start of address range
2232  * @size: size of address range
2233  *
2234  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
2235  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
2236  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
2237  *
2238  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2239  * copy_from_user()).
2240  */
2241 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
2242 {
2243         size_t faulted_in;
2244
2245         /*
2246          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
2247          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
2248          * functions may not check for this.
2249          */
2250         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
2251         if (faulted_in)
2252                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
2253
2254         return size - faulted_in;
2255 }
2256 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
2257
2258 /*
2259  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
2260  * @uaddr: start of address range
2261  * @size: length of address range
2262  *
2263  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
2264  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
2265  * memory.
2266  *
2267  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
2268  *
2269  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
2270  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
2271  * time.
2272  *
2273  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
2274  * copy_from_user().
2275  */
2276 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
2277 {
2278         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
2279         struct mm_struct *mm = current->mm;
2280         bool unlocked = false;
2281
2282         if (unlikely(size == 0))
2283                 return 0;
2284         end = PAGE_ALIGN(start + size);
2285         if (end < start)
2286                 end = 0;
2287
2288         mmap_read_lock(mm);
2289         do {
2290                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
2291                         break;
2292                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
2293         } while (start != end);
2294         mmap_read_unlock(mm);
2295
2296         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
2297                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
2298         return 0;
2299 }
2300 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
2301
2302 /**
2303  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
2304  * @uaddr: start of user address range
2305  * @size: size of user address range
2306  *
2307  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2308  * copy_from_user()).
2309  */
2310 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
2311 {
2312         const char __user *start = uaddr, *end;
2313         volatile char c;
2314
2315         if (unlikely(size == 0))
2316                 return 0;
2317         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
2318                 return size;
2319         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2320                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2321                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2322         }
2323         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2324         if (unlikely(end < start))
2325                 end = NULL;
2326         while (uaddr != end) {
2327                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2328                 uaddr += PAGE_SIZE;
2329         }
2330
2331 out:
2332         user_read_access_end();
2333         (void)c;
2334         if (size > uaddr - start)
2335                 return size - (uaddr - start);
2336         return 0;
2337 }
2338 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
2339
2340 /**
2341  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
2342  * @addr: user address
2343  *
2344  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
2345  * to be freed afterwards by put_page().
2346  *
2347  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
2348  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
2349  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
2350  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
2351  *
2352  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
2353  */
2354 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
2355 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
2356 {
2357         struct page *page;
2358         int locked = 0;
2359         int ret;
2360
2361         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &locked,
2362                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
2363         return (ret == 1) ? page : NULL;
2364 }
2365 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
2366
2367 #ifdef CONFIG_MIGRATION
2368 /*
2369  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
2370  */
2371 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
2372                                         struct list_head *movable_page_list,
2373                                         unsigned long nr_pages,
2374                                         struct page **pages)
2375 {
2376         unsigned long i, collected = 0;
2377         struct folio *prev_folio = NULL;
2378         bool drain_allow = true;
2379
2380         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2381                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2382
2383                 if (folio == prev_folio)
2384                         continue;
2385                 prev_folio = folio;
2386
2387                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
2388                         continue;
2389
2390                 collected++;
2391
2392                 if (folio_is_device_coherent(folio))
2393                         continue;
2394
2395                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2396                         isolate_hugetlb(folio, movable_page_list);
2397                         continue;
2398                 }
2399
2400                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
2401                         lru_add_drain_all();
2402                         drain_allow = false;
2403                 }
2404
2405                 if (!folio_isolate_lru(folio))
2406                         continue;
2407
2408                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
2409                 node_stat_mod_folio(folio,
2410                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
2411                                     folio_nr_pages(folio));
2412         }
2413
2414         return collected;
2415 }
2416
2417 /*
2418  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
2419  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
2420  * (or partial success).
2421  */
2422 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
2423                                         struct list_head *movable_page_list,
2424                                         unsigned long nr_pages,
2425                                         struct page **pages)
2426 {
2427         int ret;
2428         unsigned long i;
2429
2430         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2431                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2432
2433                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
2434                         /*
2435                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
2436                          * the pin on the source page to a normal reference.
2437                          */
2438                         pages[i] = NULL;
2439                         folio_get(folio);
2440                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
2441
2442                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
2443                                 ret = -EBUSY;
2444                                 goto err;
2445                         }
2446
2447                         continue;
2448                 }
2449
2450                 /*
2451                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
2452                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
2453                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
2454                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
2455                  * page won't be freed if it's migrating.
2456                  */
2457                 unpin_user_page(pages[i]);
2458                 pages[i] = NULL;
2459         }
2460
2461         if (!list_empty(movable_page_list)) {
2462                 struct migration_target_control mtc = {
2463                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2464                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2465                         .reason = MR_LONGTERM_PIN,
2466                 };
2467
2468                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
2469                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2470                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2471                         ret = -ENOMEM;
2472                         goto err;
2473                 }
2474         }
2475
2476         putback_movable_pages(movable_page_list);
2477
2478         return -EAGAIN;
2479
2480 err:
2481         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2482                 if (pages[i])
2483                         unpin_user_page(pages[i]);
2484         putback_movable_pages(movable_page_list);
2485
2486         return ret;
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2491  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2492  * this routine.
2493  *
2494  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2495  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2496  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2497  * call this routine again.
2498  *
2499  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2500  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2501  *
2502  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2503  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2504  */
2505 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2506                                             struct page **pages)
2507 {
2508         unsigned long collected;
2509         LIST_HEAD(movable_page_list);
2510
2511         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2512                                                 nr_pages, pages);
2513         if (!collected)
2514                 return 0;
2515
2516         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2517                                                 pages);
2518 }
2519 #else
2520 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2521                                             struct page **pages)
2522 {
2523         return 0;
2524 }
2525 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2526
2527 /*
2528  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2529  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2530  */
2531 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2532                                   unsigned long start,
2533                                   unsigned long nr_pages,
2534                                   struct page **pages,
2535                                   int *locked,
2536                                   unsigned int gup_flags)
2537 {
2538         unsigned int flags;
2539         long rc, nr_pinned_pages;
2540
2541         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2542                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2543                                                locked, gup_flags);
2544
2545         flags = memalloc_pin_save();
2546         do {
2547                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2548                                                           pages, locked,
2549                                                           gup_flags);
2550                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2551                         rc = nr_pinned_pages;
2552                         break;
2553                 }
2554
2555                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2556                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2557         } while (rc == -EAGAIN);
2558         memalloc_pin_restore(flags);
2559         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2560 }
2561
2562 /*
2563  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2564  * update them with the required flags that the caller must have set.
2565  */
2566 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, int *locked,
2567                               unsigned int *gup_flags_p, unsigned int to_set)
2568 {
2569         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2570
2571         /*
2572          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2573          * interfaces:
2574          * - FOLL_TOUCH/FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2575          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2576          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2577          */
2578         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & INTERNAL_GUP_FLAGS))
2579                 return false;
2580
2581         gup_flags |= to_set;
2582         if (locked) {
2583                 /* At the external interface locked must be set */
2584                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2585                         return false;
2586
2587                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2588         }
2589
2590         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2591         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2592                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2593                 return false;
2594
2595         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2596         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2597                 return false;
2598
2599         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2600         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2601                 return false;
2602
2603         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2604         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2605                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2606                 return false;
2607
2608         *gup_flags_p = gup_flags;
2609         return true;
2610 }
2611
2612 #ifdef CONFIG_MMU
2613 /**
2614  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2615  * @mm:         mm_struct of target mm
2616  * @start:      starting user address
2617  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2618  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2619  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2620  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2621  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2622  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2623  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2624  *              utilised. Lock must initially be held.
2625  *
2626  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2627  * number requested), or an error. Details about the return value:
2628  *
2629  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2630  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2631  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2632  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2633  *
2634  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2635  *
2636  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2637  *
2638  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2639  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2640  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2641  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2642  *
2643  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2644  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2645  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2646  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2647  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2648  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2649  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2650  * locks can't be held over the syscall boundary.
2651  *
2652  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2653  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2654  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2655  *
2656  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2657  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2658  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2659  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2660  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2661  *
2662  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2663  *
2664  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2665  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2666  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2667  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2668  */
2669 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2670                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2671                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2672                 int *locked)
2673 {
2674         int local_locked = 1;
2675
2676         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
2677                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2678                 return -EINVAL;
2679
2680         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2681                                        locked ? locked : &local_locked,
2682                                        gup_flags);
2683 }
2684 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2685
2686 #else /* CONFIG_MMU */
2687 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2688                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2689                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2690                            int *locked)
2691 {
2692         return 0;
2693 }
2694 #endif /* !CONFIG_MMU */
2695
2696 /**
2697  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2698  * @start:      starting user address
2699  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2700  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2701  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2702  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2703  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2704  *
2705  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2706  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2707  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2708  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2709  */
2710 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2711                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2712 {
2713         int locked = 1;
2714
2715         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2716                 return -EINVAL;
2717
2718         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2719                                        &locked, gup_flags);
2720 }
2721 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2722
2723 /*
2724  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2725  *
2726  *      mmap_read_lock(mm);
2727  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2728  *      mmap_read_unlock(mm);
2729  *
2730  *  with:
2731  *
2732  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2733  *
2734  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2735  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2736  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2737  */
2738 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2739                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2740 {
2741         int locked = 0;
2742
2743         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
2744                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2745                 return -EINVAL;
2746
2747         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2748                                        &locked, gup_flags);
2749 }
2750 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2751
2752 /*
2753  * Fast GUP
2754  *
2755  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2756  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2757  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2758  * block any THP splits.
2759  *
2760  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2761  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2762  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2763  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2764  *
2765  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2766  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2767  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2768  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2769  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2770  *
2771  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2772  * are currently made:
2773  *
2774  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2775  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2776  *
2777  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2778  *
2779  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2780  *
2781  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2782  *
2783  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2784  */
2785 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2786
2787 /*
2788  * Used in the GUP-fast path to determine whether GUP is permitted to work on
2789  * a specific folio.
2790  *
2791  * This call assumes the caller has pinned the folio, that the lowest page table
2792  * level still points to this folio, and that interrupts have been disabled.
2793  *
2794  * GUP-fast must reject all secretmem folios.
2795  *
2796  * Writing to pinned file-backed dirty tracked folios is inherently problematic
2797  * (see comment describing the writable_file_mapping_allowed() function). We
2798  * therefore try to avoid the most egregious case of a long-term mapping doing
2799  * so.
2800  *
2801  * This function cannot be as thorough as that one as the VMA is not available
2802  * in the fast path, so instead we whitelist known good cases and if in doubt,
2803  * fall back to the slow path.
2804  */
2805 static bool gup_fast_folio_allowed(struct folio *folio, unsigned int flags)
2806 {
2807         bool reject_file_backed = false;
2808         struct address_space *mapping;
2809         bool check_secretmem = false;
2810         unsigned long mapping_flags;
2811
2812         /*
2813          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
2814          * pin is the most egregious case so this is the one we disallow.
2815          */
2816         if ((flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE)) ==
2817             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE))
2818                 reject_file_backed = true;
2819
2820         /* We hold a folio reference, so we can safely access folio fields. */
2821
2822         /* secretmem folios are always order-0 folios. */
2823         if (IS_ENABLED(CONFIG_SECRETMEM) && !folio_test_large(folio))
2824                 check_secretmem = true;
2825
2826         if (!reject_file_backed && !check_secretmem)
2827                 return true;
2828
2829         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2830                 return false;
2831
2832         /* hugetlb neither requires dirty-tracking nor can be secretmem. */
2833         if (folio_test_hugetlb(folio))
2834                 return true;
2835
2836         /*
2837          * GUP-fast disables IRQs. When IRQS are disabled, RCU grace periods
2838          * cannot proceed, which means no actions performed under RCU can
2839          * proceed either.
2840          *
2841          * inodes and thus their mappings are freed under RCU, which means the
2842          * mapping cannot be freed beneath us and thus we can safely dereference
2843          * it.
2844          */
2845         lockdep_assert_irqs_disabled();
2846
2847         /*
2848          * However, there may be operations which _alter_ the mapping, so ensure
2849          * we read it once and only once.
2850          */
2851         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
2852
2853         /*
2854          * The mapping may have been truncated, in any case we cannot determine
2855          * if this mapping is safe - fall back to slow path to determine how to
2856          * proceed.
2857          */
2858         if (!mapping)
2859                 return false;
2860
2861         /* Anonymous folios pose no problem. */
2862         mapping_flags = (unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS;
2863         if (mapping_flags)
2864                 return mapping_flags & PAGE_MAPPING_ANON;
2865
2866         /*
2867          * At this point, we know the mapping is non-null and points to an
2868          * address_space object.
2869          */
2870         if (check_secretmem && secretmem_mapping(mapping))
2871                 return false;
2872         /* The only remaining allowed file system is shmem. */
2873         return !reject_file_backed || shmem_mapping(mapping);
2874 }
2875
2876 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2877                                             unsigned int flags,
2878                                             struct page **pages)
2879 {
2880         while ((*nr) - nr_start) {
2881                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2882
2883                 ClearPageReferenced(page);
2884                 if (flags & FOLL_PIN)
2885                         unpin_user_page(page);
2886                 else
2887                         put_page(page);
2888         }
2889 }
2890
2891 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2892 /*
2893  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2894  * operations.
2895  *
2896  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2897  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2898  *
2899  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2900  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2901  * is pinned.
2902  *
2903  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2904  *
2905  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2906  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2907  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2908  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2909  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2910  */
2911 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2912                          unsigned long end, unsigned int flags,
2913                          struct page **pages, int *nr)
2914 {
2915         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2916         int nr_start = *nr, ret = 0;
2917         pte_t *ptep, *ptem;
2918
2919         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2920         if (!ptep)
2921                 return 0;
2922         do {
2923                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2924                 struct page *page;
2925                 struct folio *folio;
2926
2927                 /*
2928                  * Always fallback to ordinary GUP on PROT_NONE-mapped pages:
2929                  * pte_access_permitted() better should reject these pages
2930                  * either way: otherwise, GUP-fast might succeed in
2931                  * cases where ordinary GUP would fail due to VMA access
2932                  * permissions.
2933                  */
2934                 if (pte_protnone(pte))
2935                         goto pte_unmap;
2936
2937                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2938                         goto pte_unmap;
2939
2940                 if (pte_devmap(pte)) {
2941                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2942                                 goto pte_unmap;
2943
2944                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2945                         if (unlikely(!pgmap)) {
2946                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2947                                 goto pte_unmap;
2948                         }
2949                 } else if (pte_special(pte))
2950                         goto pte_unmap;
2951
2952                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2953                 page = pte_page(pte);
2954
2955                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2956                 if (!folio)
2957                         goto pte_unmap;
2958
2959                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2960                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2961                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2962                         goto pte_unmap;
2963                 }
2964
2965                 if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
2966                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2967                         goto pte_unmap;
2968                 }
2969
2970                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2971                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2972                         goto pte_unmap;
2973                 }
2974
2975                 /*
2976                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2977                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2978                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2979                  * details.
2980                  */
2981                 if (flags & FOLL_PIN) {
2982                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2983                         if (ret) {
2984                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2985                                 goto pte_unmap;
2986                         }
2987                 }
2988                 folio_set_referenced(folio);
2989                 pages[*nr] = page;
2990                 (*nr)++;
2991         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2992
2993         ret = 1;
2994
2995 pte_unmap:
2996         if (pgmap)
2997                 put_dev_pagemap(pgmap);
2998         pte_unmap(ptem);
2999         return ret;
3000 }
3001 #else
3002
3003 /*
3004  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
3005  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
3006  * to be special.
3007  *
3008  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
3009  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
3010  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
3011  */
3012 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3013                          unsigned long end, unsigned int flags,
3014                          struct page **pages, int *nr)
3015 {
3016         return 0;
3017 }
3018 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
3019
3020 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
3021 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
3022                              unsigned long end, unsigned int flags,
3023                              struct page **pages, int *nr)
3024 {
3025         int nr_start = *nr;
3026         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
3027
3028         do {
3029                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
3030
3031                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
3032                 if (unlikely(!pgmap)) {
3033                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3034                         break;
3035                 }
3036
3037                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
3038                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3039                         break;
3040                 }
3041
3042                 SetPageReferenced(page);
3043                 pages[*nr] = page;
3044                 if (unlikely(try_grab_page(page, flags))) {
3045                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3046                         break;
3047                 }
3048                 (*nr)++;
3049                 pfn++;
3050         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
3051
3052         put_dev_pagemap(pgmap);
3053         return addr == end;
3054 }
3055
3056 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3057                                  unsigned long end, unsigned int flags,
3058                                  struct page **pages, int *nr)
3059 {
3060         unsigned long fault_pfn;
3061         int nr_start = *nr;
3062
3063         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
3064         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
3065                 return 0;
3066
3067         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
3068                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3069                 return 0;
3070         }
3071         return 1;
3072 }
3073
3074 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3075                                  unsigned long end, unsigned int flags,
3076                                  struct page **pages, int *nr)
3077 {
3078         unsigned long fault_pfn;
3079         int nr_start = *nr;
3080
3081         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
3082         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
3083                 return 0;
3084
3085         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
3086                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3087                 return 0;
3088         }
3089         return 1;
3090 }
3091 #else
3092 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3093                                  unsigned long end, unsigned int flags,
3094                                  struct page **pages, int *nr)
3095 {
3096         BUILD_BUG();
3097         return 0;
3098 }
3099
3100 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3101                                  unsigned long end, unsigned int flags,
3102                                  struct page **pages, int *nr)
3103 {
3104         BUILD_BUG();
3105         return 0;
3106 }
3107 #endif
3108
3109 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3110                         unsigned long end, unsigned int flags,
3111                         struct page **pages, int *nr)
3112 {
3113         struct page *page;
3114         struct folio *folio;
3115         int refs;
3116
3117         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3118                 return 0;
3119
3120         if (pmd_devmap(orig)) {
3121                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
3122                         return 0;
3123                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
3124                                              pages, nr);
3125         }
3126
3127         page = pmd_page(orig);
3128         refs = record_subpages(page, PMD_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3129
3130         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
3131         if (!folio)
3132                 return 0;
3133
3134         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
3135                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3136                 return 0;
3137         }
3138
3139         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3140                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3141                 return 0;
3142         }
3143         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3144                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3145                 return 0;
3146         }
3147
3148         *nr += refs;
3149         folio_set_referenced(folio);
3150         return 1;
3151 }
3152
3153 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3154                         unsigned long end, unsigned int flags,
3155                         struct page **pages, int *nr)
3156 {
3157         struct page *page;
3158         struct folio *folio;
3159         int refs;
3160
3161         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3162                 return 0;
3163
3164         if (pud_devmap(orig)) {
3165                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
3166                         return 0;
3167                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
3168                                              pages, nr);
3169         }
3170
3171         page = pud_page(orig);
3172         refs = record_subpages(page, PUD_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3173
3174         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
3175         if (!folio)
3176                 return 0;
3177
3178         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
3179                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3180                 return 0;
3181         }
3182
3183         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3184                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3185                 return 0;
3186         }
3187
3188         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3189                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3190                 return 0;
3191         }
3192
3193         *nr += refs;
3194         folio_set_referenced(folio);
3195         return 1;
3196 }
3197
3198 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
3199                         unsigned long end, unsigned int flags,
3200                         struct page **pages, int *nr)
3201 {
3202         int refs;
3203         struct page *page;
3204         struct folio *folio;
3205
3206         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3207                 return 0;
3208
3209         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
3210
3211         page = pgd_page(orig);
3212         refs = record_subpages(page, PGDIR_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3213
3214         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
3215         if (!folio)
3216                 return 0;
3217
3218         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
3219                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3220                 return 0;
3221         }
3222
3223         if (!pgd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3224                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3225                 return 0;
3226         }
3227
3228         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3229                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3230                 return 0;
3231         }
3232
3233         *nr += refs;
3234         folio_set_referenced(folio);
3235         return 1;
3236 }
3237
3238 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
3239                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3240 {
3241         unsigned long next;
3242         pmd_t *pmdp;
3243
3244         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
3245         do {
3246                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
3247
3248                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3249                 if (!pmd_present(pmd))
3250                         return 0;
3251
3252                 if (unlikely(pmd_leaf(pmd))) {
3253                         /* See gup_pte_range() */
3254                         if (pmd_protnone(pmd))
3255                                 return 0;
3256
3257                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3258                                 pages, nr))
3259                                 return 0;
3260
3261                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
3262                         /*
3263                          * architecture have different format for hugetlbfs
3264                          * pmd format and THP pmd format
3265                          */
3266                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
3267                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3268                                 return 0;
3269                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
3270                         return 0;
3271         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
3272
3273         return 1;
3274 }
3275
3276 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
3277                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3278 {
3279         unsigned long next;
3280         pud_t *pudp;
3281
3282         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
3283         do {
3284                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
3285
3286                 next = pud_addr_end(addr, end);
3287                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
3288                         return 0;
3289                 if (unlikely(pud_leaf(pud))) {
3290                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
3291                                           pages, nr))
3292                                 return 0;
3293                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
3294                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
3295                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3296                                 return 0;
3297                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
3298                         return 0;
3299         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
3300
3301         return 1;
3302 }
3303
3304 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
3305                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3306 {
3307         unsigned long next;
3308         p4d_t *p4dp;
3309
3310         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
3311         do {
3312                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
3313
3314                 next = p4d_addr_end(addr, end);
3315                 if (!p4d_present(p4d))
3316                         return 0;
3317                 BUILD_BUG_ON(p4d_leaf(p4d));
3318                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
3319                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
3320                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3321                                 return 0;
3322                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
3323                         return 0;
3324         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
3325
3326         return 1;
3327 }
3328
3329 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3330                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3331 {
3332         unsigned long next;
3333         pgd_t *pgdp;
3334
3335         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
3336         do {
3337                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
3338
3339                 next = pgd_addr_end(addr, end);
3340                 if (pgd_none(pgd))
3341                         return;
3342                 if (unlikely(pgd_leaf(pgd))) {
3343                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
3344                                           pages, nr))
3345                                 return;
3346                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
3347                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
3348                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3349                                 return;
3350                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
3351                         return;
3352         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
3353 }
3354 #else
3355 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3356                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3357 {
3358 }
3359 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
3360
3361 #ifndef gup_fast_permitted
3362 /*
3363  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
3364  * we need to fall back to the slow version:
3365  */
3366 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
3367 {
3368         return true;
3369 }
3370 #endif
3371
3372 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
3373                                             unsigned long end,
3374                                             unsigned int gup_flags,
3375                                             struct page **pages)
3376 {
3377         unsigned long flags;
3378         int nr_pinned = 0;
3379         unsigned seq;
3380
3381         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
3382             !gup_fast_permitted(start, end))
3383                 return 0;
3384
3385         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3386                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
3387                 if (seq & 1)
3388                         return 0;
3389         }
3390
3391         /*
3392          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
3393          * general purpose use of this routine.
3394          *
3395          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
3396          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
3397          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
3398          *
3399          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
3400          * that come from THPs splitting.
3401          */
3402         local_irq_save(flags);
3403         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
3404         local_irq_restore(flags);
3405
3406         /*
3407          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
3408          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
3409          */
3410         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3411                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
3412                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
3413                         return 0;
3414                 } else {
3415                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
3416                 }
3417         }
3418         return nr_pinned;
3419 }
3420
3421 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
3422                                         unsigned long nr_pages,
3423                                         unsigned int gup_flags,
3424                                         struct page **pages)
3425 {
3426         unsigned long len, end;
3427         unsigned long nr_pinned;
3428         int locked = 0;
3429         int ret;
3430
3431         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
3432                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
3433                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
3434                                        FOLL_PCI_P2PDMA | FOLL_HONOR_NUMA_FAULT)))
3435                 return -EINVAL;
3436
3437         if (gup_flags & FOLL_PIN)
3438                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
3439
3440         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
3441                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
3442
3443         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
3444         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
3445         if (check_add_overflow(start, len, &end))
3446                 return -EOVERFLOW;
3447         if (end > TASK_SIZE_MAX)
3448                 return -EFAULT;
3449         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
3450                 return -EFAULT;
3451
3452         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
3453         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
3454                 return nr_pinned;
3455
3456         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
3457         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
3458         pages += nr_pinned;
3459         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
3460                                     pages, &locked,
3461                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
3462         if (ret < 0) {
3463                 /*
3464                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
3465                  * returning -errno is not an option
3466                  */
3467                 if (nr_pinned)
3468                         return nr_pinned;
3469                 return ret;
3470         }
3471         return ret + nr_pinned;
3472 }
3473
3474 /**
3475  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3476  * @start:      starting user address
3477  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3478  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3479  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3480  *              Should be at least nr_pages long.
3481  *
3482  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3483  * the regular GUP.
3484  *
3485  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3486  * pages pinned.
3487  *
3488  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3489  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3490  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3491  */
3492 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3493                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3494 {
3495         /*
3496          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3497          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3498          *
3499          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3500          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3501          */
3502         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3503                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3504                 return -EINVAL;
3505
3506         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3507 }
3508 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3509
3510 /**
3511  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3512  * @start:      starting user address
3513  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3514  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3515  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3516  *              Should be at least nr_pages long.
3517  *
3518  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3519  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3520  * calling get_user_pages().
3521  *
3522  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3523  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3524  * -errno.
3525  */
3526 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3527                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3528 {
3529         /*
3530          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3531          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3532          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3533          * request.
3534          */
3535         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3536                 return -EINVAL;
3537         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3538 }
3539 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3540
3541 /**
3542  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3543  *
3544  * @start:      starting user address
3545  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3546  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3547  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3548  *              Should be at least nr_pages long.
3549  *
3550  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3551  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3552  * the arguments here are identical.
3553  *
3554  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3555  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3556  *
3557  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3558  * pins in it and unpin_user_page() will not remove pins from it.
3559  */
3560 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3561                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3562 {
3563         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3564                 return -EINVAL;
3565         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3566 }
3567 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3568
3569 /**
3570  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3571  *
3572  * @mm:         mm_struct of target mm
3573  * @start:      starting user address
3574  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3575  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3576  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3577  *              Should be at least nr_pages long.
3578  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3579  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3580  *              utilised. Lock must initially be held.
3581  *
3582  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3583  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3584  * the arguments here are identical.
3585  *
3586  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3587  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3588  *
3589  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3590  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3591  */
3592 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3593                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3594                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3595                            int *locked)
3596 {
3597         int local_locked = 1;
3598
3599         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
3600                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3601                 return 0;
3602         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
3603                                      locked ? locked : &local_locked,
3604                                      gup_flags);
3605 }
3606 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3607
3608 /**
3609  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3610  *
3611  * @start:      starting user address
3612  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3613  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3614  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3615  *              Should be at least nr_pages long.
3616  *
3617  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3618  * FOLL_PIN is set.
3619  *
3620  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3621  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3622  *
3623  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3624  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3625  */
3626 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3627                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3628 {
3629         int locked = 1;
3630
3631         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3632                 return 0;
3633         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3634                                      pages, &locked, gup_flags);
3635 }
3636 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3637
3638 /*
3639  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3640  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3641  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3642  *
3643  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3644  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3645  */
3646 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3647                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3648 {
3649         int locked = 0;
3650
3651         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3652                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3653                 return 0;
3654
3655         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
3656                                      &locked, gup_flags);
3657 }
3658 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
This page took 0.230289 seconds and 4 git commands to generate.