]> Git Repo - linux.git/blob - mm/gup.c
Merge patch series "Add ACPI NUMA support for RISC-V"
[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(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_folio_refs(folio, refs))
93                         folio_put_refs(folio, refs);
94                 goto retry;
95         }
96
97         return folio;
98 }
99
100 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
101 {
102         if (flags & FOLL_PIN) {
103                 if (is_zero_folio(folio))
104                         return;
105                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
106                 if (folio_test_large(folio))
107                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
108                 else
109                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
110         }
111
112         if (!put_devmap_managed_folio_refs(folio, refs))
113                 folio_put_refs(folio, refs);
114 }
115
116 /**
117  * try_grab_folio() - add a folio's refcount by a flag-dependent amount
118  * @folio:    pointer to folio to be grabbed
119  * @refs:     the value to (effectively) add to the folio's refcount
120  * @flags:    gup flags: these are the FOLL_* flag values
121  *
122  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
123  *
124  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
125  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
126  *
127  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
128  * time.
129  *
130  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
131  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
132  *
133  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the folio could not
134  *                      be grabbed.
135  *
136  * It is called when we have a stable reference for the folio, typically in
137  * GUP slow path.
138  */
139 int __must_check try_grab_folio(struct folio *folio, int refs,
140                                 unsigned int flags)
141 {
142         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
143                 return -ENOMEM;
144
145         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(&folio->page)))
146                 return -EREMOTEIO;
147
148         if (flags & FOLL_GET)
149                 folio_ref_add(folio, refs);
150         else if (flags & FOLL_PIN) {
151                 /*
152                  * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
153                  * and it is used in a *lot* of places.
154                  */
155                 if (is_zero_folio(folio))
156                         return 0;
157
158                 /*
159                  * Increment the normal page refcount field at least once,
160                  * so that the page really is pinned.
161                  */
162                 if (folio_test_large(folio)) {
163                         folio_ref_add(folio, refs);
164                         atomic_add(refs, &folio->_pincount);
165                 } else {
166                         folio_ref_add(folio, refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
167                 }
168
169                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
170         }
171
172         return 0;
173 }
174
175 /**
176  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
177  * @page:            pointer to page to be released
178  *
179  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
180  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
181  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
182  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
183  */
184 void unpin_user_page(struct page *page)
185 {
186         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
187         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
188 }
189 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
190
191 /**
192  * folio_add_pin - Try to get an additional pin on a pinned folio
193  * @folio: The folio to be pinned
194  *
195  * Get an additional pin on a folio we already have a pin on.  Makes no change
196  * if the folio is a zero_page.
197  */
198 void folio_add_pin(struct folio *folio)
199 {
200         if (is_zero_folio(folio))
201                 return;
202
203         /*
204          * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also* increment the normal
205          * page refcount field at least once, so that the page really is
206          * pinned.
207          */
208         if (folio_test_large(folio)) {
209                 WARN_ON_ONCE(atomic_read(&folio->_pincount) < 1);
210                 folio_ref_inc(folio);
211                 atomic_inc(&folio->_pincount);
212         } else {
213                 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
214                 folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
215         }
216 }
217
218 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
219                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
220 {
221         struct page *next = nth_page(start, i);
222         struct folio *folio = page_folio(next);
223         unsigned int nr = 1;
224
225         if (folio_test_large(folio))
226                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
227                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
228
229         *ntails = nr;
230         return folio;
231 }
232
233 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
234                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
235 {
236         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
237         unsigned int nr;
238
239         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
240                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
241                         break;
242         }
243
244         *ntails = nr - i;
245         return folio;
246 }
247
248 /**
249  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
250  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
251  * @npages: number of pages in the @pages array.
252  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
253  *
254  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
255  * variants called on that page.
256  *
257  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
258  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
259  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
260  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
261  *
262  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
263  *
264  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
265  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
266  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
267  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
268  *
269  */
270 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
271                                  bool make_dirty)
272 {
273         unsigned long i;
274         struct folio *folio;
275         unsigned int nr;
276
277         if (!make_dirty) {
278                 unpin_user_pages(pages, npages);
279                 return;
280         }
281
282         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
283         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
284                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
285                 /*
286                  * Checking PageDirty at this point may race with
287                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
288                  * cases:
289                  *
290                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
291                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
292                  * because clear_page_dirty_for_io() called
293                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
294                  * However, now the page is going to get written back,
295                  * which meets the original intention of setting it
296                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
297                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
298                  * back.
299                  *
300                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
301                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
302                  * written back, so it gets written back again in the
303                  * next writeback cycle. This is harmless.
304                  */
305                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
306                         folio_lock(folio);
307                         folio_mark_dirty(folio);
308                         folio_unlock(folio);
309                 }
310                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
311         }
312 }
313 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
314
315 /**
316  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
317  * gup-pinned page range
318  *
319  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
320  * @npages: number of consecutive pages to release.
321  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
322  *
323  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
324  * pin_user_pages() variants called on that page.
325  *
326  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
327  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
328  * page range was previously listed as clean.
329  *
330  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
331  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
332  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
333  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
334  *
335  */
336 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
337                                       bool make_dirty)
338 {
339         unsigned long i;
340         struct folio *folio;
341         unsigned int nr;
342
343         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
344                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
345                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
346                         folio_lock(folio);
347                         folio_mark_dirty(folio);
348                         folio_unlock(folio);
349                 }
350                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
351         }
352 }
353 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
354
355 static void gup_fast_unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
356 {
357         unsigned long i;
358         struct folio *folio;
359         unsigned int nr;
360
361         /*
362          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
363          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
364          * which is why we're unpinning after all.
365          */
366         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
367                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
368                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
369         }
370 }
371
372 /**
373  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
374  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
375  * @npages: number of pages in the @pages array.
376  *
377  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
378  *
379  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
380  */
381 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
382 {
383         unsigned long i;
384         struct folio *folio;
385         unsigned int nr;
386
387         /*
388          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
389          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
390          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
391          */
392         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
393                 return;
394
395         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
396         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
397                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
398                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
399         }
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
402
403 /*
404  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
405  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
406  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
407  */
408 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
409 {
410         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
411                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
412 }
413
414 #ifdef CONFIG_MMU
415
416 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD) || defined(CONFIG_HAVE_GUP_FAST)
417 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long sz,
418                            unsigned long addr, unsigned long end,
419                            struct page **pages)
420 {
421         struct page *start_page;
422         int nr;
423
424         start_page = nth_page(page, (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
425         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
426                 pages[nr] = nth_page(start_page, nr);
427
428         return nr;
429 }
430
431 /**
432  * try_grab_folio_fast() - Attempt to get or pin a folio in fast path.
433  * @page:  pointer to page to be grabbed
434  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
435  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
436  *
437  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
438  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
439  *
440  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
441  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
442  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
443  *
444  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
445  *
446  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
447  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
448  *
449  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
450  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
451  *
452  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
453  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
454  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
455  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
456  *
457  * It uses add ref unless zero to elevate the folio refcount and must be called
458  * in fast path only.
459  */
460 static struct folio *try_grab_folio_fast(struct page *page, int refs,
461                                          unsigned int flags)
462 {
463         struct folio *folio;
464
465         /* Raise warn if it is not called in fast GUP */
466         VM_WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
467
468         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == 0))
469                 return NULL;
470
471         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
472                 return NULL;
473
474         if (flags & FOLL_GET)
475                 return try_get_folio(page, refs);
476
477         /* FOLL_PIN is set */
478
479         /*
480          * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
481          * and it is used in a *lot* of places.
482          */
483         if (is_zero_page(page))
484                 return page_folio(page);
485
486         folio = try_get_folio(page, refs);
487         if (!folio)
488                 return NULL;
489
490         /*
491          * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
492          * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
493          * path.
494          */
495         if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
496                      !folio_is_longterm_pinnable(folio))) {
497                 if (!put_devmap_managed_folio_refs(folio, refs))
498                         folio_put_refs(folio, refs);
499                 return NULL;
500         }
501
502         /*
503          * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
504          *
505          * However, be sure to *also* increment the normal folio
506          * refcount field at least once, so that the folio really
507          * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
508          * try_get_folio() is left intact.
509          */
510         if (folio_test_large(folio))
511                 atomic_add(refs, &folio->_pincount);
512         else
513                 folio_ref_add(folio,
514                                 refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
515         /*
516          * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
517          * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
518          * barrier in folio_try_share_anon_rmap_*().
519          */
520         smp_mb__after_atomic();
521
522         node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
523
524         return folio;
525 }
526 #endif  /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD || CONFIG_HAVE_GUP_FAST */
527
528 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
529 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
530                                       unsigned long sz)
531 {
532         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
533         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
534 }
535
536 /*
537  * Returns 1 if succeeded, 0 if failed, -EMLINK if unshare needed.
538  *
539  * NOTE: for the same entry, gup-fast and gup-slow can return different
540  * results (0 v.s. -EMLINK) depending on whether vma is available.  This is
541  * the expected behavior, where we simply want gup-fast to fallback to
542  * gup-slow to take the vma reference first.
543  */
544 static int gup_hugepte(struct vm_area_struct *vma, pte_t *ptep, unsigned long sz,
545                        unsigned long addr, unsigned long end, unsigned int flags,
546                        struct page **pages, int *nr, bool fast)
547 {
548         unsigned long pte_end;
549         struct page *page;
550         struct folio *folio;
551         pte_t pte;
552         int refs;
553
554         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
555         if (pte_end < end)
556                 end = pte_end;
557
558         pte = huge_ptep_get(ptep);
559
560         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
561                 return 0;
562
563         /* hugepages are never "special" */
564         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
565
566         page = pte_page(pte);
567         refs = record_subpages(page, sz, addr, end, pages + *nr);
568
569         if (fast) {
570                 folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
571                 if (!folio)
572                         return 0;
573         } else {
574                 folio = page_folio(page);
575                 if (try_grab_folio(folio, refs, flags))
576                         return 0;
577         }
578
579         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
580                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
581                 return 0;
582         }
583
584         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, &folio->page)) {
585                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
586                 return -EMLINK;
587         }
588
589         *nr += refs;
590         folio_set_referenced(folio);
591         return 1;
592 }
593
594 /*
595  * NOTE: currently GUP for a hugepd is only possible on hugetlbfs file
596  * systems on Power, which does not have issue with folio writeback against
597  * GUP updates.  When hugepd will be extended to support non-hugetlbfs or
598  * even anonymous memory, we need to do extra check as what we do with most
599  * of the other folios. See writable_file_mapping_allowed() and
600  * gup_fast_folio_allowed() for more information.
601  */
602 static int gup_hugepd(struct vm_area_struct *vma, hugepd_t hugepd,
603                       unsigned long addr, unsigned int pdshift,
604                       unsigned long end, unsigned int flags,
605                       struct page **pages, int *nr, bool fast)
606 {
607         pte_t *ptep;
608         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
609         unsigned long next;
610         int ret;
611
612         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
613         do {
614                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
615                 ret = gup_hugepte(vma, ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr,
616                                   fast);
617                 if (ret != 1)
618                         return ret;
619         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
620
621         return 1;
622 }
623
624 static struct page *follow_hugepd(struct vm_area_struct *vma, hugepd_t hugepd,
625                                   unsigned long addr, unsigned int pdshift,
626                                   unsigned int flags,
627                                   struct follow_page_context *ctx)
628 {
629         struct page *page;
630         struct hstate *h;
631         spinlock_t *ptl;
632         int nr = 0, ret;
633         pte_t *ptep;
634
635         /* Only hugetlb supports hugepd */
636         if (WARN_ON_ONCE(!is_vm_hugetlb_page(vma)))
637                 return ERR_PTR(-EFAULT);
638
639         h = hstate_vma(vma);
640         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
641         ptl = huge_pte_lock(h, vma->vm_mm, ptep);
642         ret = gup_hugepd(vma, hugepd, addr, pdshift, addr + PAGE_SIZE,
643                          flags, &page, &nr, false);
644         spin_unlock(ptl);
645
646         if (ret == 1) {
647                 /* GUP succeeded */
648                 WARN_ON_ONCE(nr != 1);
649                 ctx->page_mask = (1U << huge_page_order(h)) - 1;
650                 return page;
651         }
652
653         /* ret can be either 0 (translates to NULL) or negative */
654         return ERR_PTR(ret);
655 }
656 #else /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
657 static inline int gup_hugepd(struct vm_area_struct *vma, hugepd_t hugepd,
658                              unsigned long addr, unsigned int pdshift,
659                              unsigned long end, unsigned int flags,
660                              struct page **pages, int *nr, bool fast)
661 {
662         return 0;
663 }
664
665 static struct page *follow_hugepd(struct vm_area_struct *vma, hugepd_t hugepd,
666                                   unsigned long addr, unsigned int pdshift,
667                                   unsigned int flags,
668                                   struct follow_page_context *ctx)
669 {
670         return NULL;
671 }
672 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
673
674
675 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
676                                   unsigned int flags, unsigned long address)
677 {
678         if (!(flags & FOLL_DUMP))
679                 return NULL;
680
681         /*
682          * When core dumping, we don't want to allocate unnecessary pages or
683          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
684          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
685          * But we can only make this optimization where a hole would surely
686          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
687          */
688         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
689                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
690
691                 if (!hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, address))
692                         return ERR_PTR(-EFAULT);
693         } else if ((vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault)) {
694                 return ERR_PTR(-EFAULT);
695         }
696
697         return NULL;
698 }
699
700 #ifdef CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES
701 static struct page *follow_huge_pud(struct vm_area_struct *vma,
702                                     unsigned long addr, pud_t *pudp,
703                                     int flags, struct follow_page_context *ctx)
704 {
705         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
706         struct page *page;
707         pud_t pud = *pudp;
708         unsigned long pfn = pud_pfn(pud);
709         int ret;
710
711         assert_spin_locked(pud_lockptr(mm, pudp));
712
713         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pud_write(pud))
714                 return NULL;
715
716         if (!pud_present(pud))
717                 return NULL;
718
719         pfn += (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
720
721         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD) &&
722             pud_devmap(pud)) {
723                 /*
724                  * device mapped pages can only be returned if the caller
725                  * will manage the page reference count.
726                  *
727                  * At least one of FOLL_GET | FOLL_PIN must be set, so
728                  * assert that here:
729                  */
730                 if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
731                         return ERR_PTR(-EEXIST);
732
733                 if (flags & FOLL_TOUCH)
734                         touch_pud(vma, addr, pudp, flags & FOLL_WRITE);
735
736                 ctx->pgmap = get_dev_pagemap(pfn, ctx->pgmap);
737                 if (!ctx->pgmap)
738                         return ERR_PTR(-EFAULT);
739         }
740
741         page = pfn_to_page(pfn);
742
743         if (!pud_devmap(pud) && !pud_write(pud) &&
744             gup_must_unshare(vma, flags, page))
745                 return ERR_PTR(-EMLINK);
746
747         ret = try_grab_folio(page_folio(page), 1, flags);
748         if (ret)
749                 page = ERR_PTR(ret);
750         else
751                 ctx->page_mask = HPAGE_PUD_NR - 1;
752
753         return page;
754 }
755
756 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PMDs in COW mappings. */
757 static inline bool can_follow_write_pmd(pmd_t pmd, struct page *page,
758                                         struct vm_area_struct *vma,
759                                         unsigned int flags)
760 {
761         /* If the pmd is writable, we can write to the page. */
762         if (pmd_write(pmd))
763                 return true;
764
765         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
766         if (!(flags & FOLL_FORCE))
767                 return false;
768
769         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
770         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
771                 return false;
772
773         /* ... or read-only private ones */
774         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
775                 return false;
776
777         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
778         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
779                 return false;
780
781         /*
782          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
783          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
784          */
785         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
786                 return false;
787
788         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
789         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pmd_soft_dirty(pmd))
790                 return false;
791         return !userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, pmd);
792 }
793
794 static struct page *follow_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
795                                     unsigned long addr, pmd_t *pmd,
796                                     unsigned int flags,
797                                     struct follow_page_context *ctx)
798 {
799         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
800         pmd_t pmdval = *pmd;
801         struct page *page;
802         int ret;
803
804         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmd));
805
806         page = pmd_page(pmdval);
807         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
808             !can_follow_write_pmd(pmdval, page, vma, flags))
809                 return NULL;
810
811         /* Avoid dumping huge zero page */
812         if ((flags & FOLL_DUMP) && is_huge_zero_pmd(pmdval))
813                 return ERR_PTR(-EFAULT);
814
815         if (pmd_protnone(*pmd) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
816                 return NULL;
817
818         if (!pmd_write(pmdval) && gup_must_unshare(vma, flags, page))
819                 return ERR_PTR(-EMLINK);
820
821         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
822                         !PageAnonExclusive(page), page);
823
824         ret = try_grab_folio(page_folio(page), 1, flags);
825         if (ret)
826                 return ERR_PTR(ret);
827
828 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
829         if (pmd_trans_huge(pmdval) && (flags & FOLL_TOUCH))
830                 touch_pmd(vma, addr, pmd, flags & FOLL_WRITE);
831 #endif  /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
832
833         page += (addr & ~HPAGE_PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
834         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
835
836         return page;
837 }
838
839 #else  /* CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES */
840 static struct page *follow_huge_pud(struct vm_area_struct *vma,
841                                     unsigned long addr, pud_t *pudp,
842                                     int flags, struct follow_page_context *ctx)
843 {
844         return NULL;
845 }
846
847 static struct page *follow_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
848                                     unsigned long addr, pmd_t *pmd,
849                                     unsigned int flags,
850                                     struct follow_page_context *ctx)
851 {
852         return NULL;
853 }
854 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES */
855
856 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
857                 pte_t *pte, unsigned int flags)
858 {
859         if (flags & FOLL_TOUCH) {
860                 pte_t orig_entry = ptep_get(pte);
861                 pte_t entry = orig_entry;
862
863                 if (flags & FOLL_WRITE)
864                         entry = pte_mkdirty(entry);
865                 entry = pte_mkyoung(entry);
866
867                 if (!pte_same(orig_entry, entry)) {
868                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
869                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
870                 }
871         }
872
873         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
874         return -EEXIST;
875 }
876
877 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
878 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
879                                         struct vm_area_struct *vma,
880                                         unsigned int flags)
881 {
882         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
883         if (pte_write(pte))
884                 return true;
885
886         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
887         if (!(flags & FOLL_FORCE))
888                 return false;
889
890         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
891         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
892                 return false;
893
894         /* ... or read-only private ones */
895         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
896                 return false;
897
898         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
899         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
900                 return false;
901
902         /*
903          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
904          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
905          */
906         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
907                 return false;
908
909         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
910         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
911                 return false;
912         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
913 }
914
915 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
916                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
917                 struct dev_pagemap **pgmap)
918 {
919         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
920         struct page *page;
921         spinlock_t *ptl;
922         pte_t *ptep, pte;
923         int ret;
924
925         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
926         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
927                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
928                 return ERR_PTR(-EINVAL);
929
930         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
931         if (!ptep)
932                 return no_page_table(vma, flags, address);
933         pte = ptep_get(ptep);
934         if (!pte_present(pte))
935                 goto no_page;
936         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
937                 goto no_page;
938
939         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
940
941         /*
942          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
943          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
944          */
945         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
946             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
947                 page = NULL;
948                 goto out;
949         }
950
951         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
952                 /*
953                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
954                  * case since they are only valid while holding the pgmap
955                  * reference.
956                  */
957                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
958                 if (*pgmap)
959                         page = pte_page(pte);
960                 else
961                         goto no_page;
962         } else if (unlikely(!page)) {
963                 if (flags & FOLL_DUMP) {
964                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
965                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
966                         goto out;
967                 }
968
969                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
970                         page = pte_page(pte);
971                 } else {
972                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
973                         page = ERR_PTR(ret);
974                         goto out;
975                 }
976         }
977
978         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
979                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
980                 goto out;
981         }
982
983         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
984                        !PageAnonExclusive(page), page);
985
986         /* try_grab_folio() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
987         ret = try_grab_folio(page_folio(page), 1, flags);
988         if (unlikely(ret)) {
989                 page = ERR_PTR(ret);
990                 goto out;
991         }
992
993         /*
994          * We need to make the page accessible if and only if we are going
995          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
996          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
997          */
998         if (flags & FOLL_PIN) {
999                 ret = arch_make_page_accessible(page);
1000                 if (ret) {
1001                         unpin_user_page(page);
1002                         page = ERR_PTR(ret);
1003                         goto out;
1004                 }
1005         }
1006         if (flags & FOLL_TOUCH) {
1007                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
1008                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
1009                         set_page_dirty(page);
1010                 /*
1011                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
1012                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
1013                  * mark_page_accessed().
1014                  */
1015                 mark_page_accessed(page);
1016         }
1017 out:
1018         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1019         return page;
1020 no_page:
1021         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1022         if (!pte_none(pte))
1023                 return NULL;
1024         return no_page_table(vma, flags, address);
1025 }
1026
1027 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
1028                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
1029                                     unsigned int flags,
1030                                     struct follow_page_context *ctx)
1031 {
1032         pmd_t *pmd, pmdval;
1033         spinlock_t *ptl;
1034         struct page *page;
1035         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1036
1037         pmd = pmd_offset(pudp, address);
1038         pmdval = pmdp_get_lockless(pmd);
1039         if (pmd_none(pmdval))
1040                 return no_page_table(vma, flags, address);
1041         if (!pmd_present(pmdval))
1042                 return no_page_table(vma, flags, address);
1043         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))))
1044                 return follow_hugepd(vma, __hugepd(pmd_val(pmdval)),
1045                                      address, PMD_SHIFT, flags, ctx);
1046         if (pmd_devmap(pmdval)) {
1047                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1048                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1049                 spin_unlock(ptl);
1050                 if (page)
1051                         return page;
1052                 return no_page_table(vma, flags, address);
1053         }
1054         if (likely(!pmd_leaf(pmdval)))
1055                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1056
1057         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
1058                 return no_page_table(vma, flags, address);
1059
1060         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1061         pmdval = *pmd;
1062         if (unlikely(!pmd_present(pmdval))) {
1063                 spin_unlock(ptl);
1064                 return no_page_table(vma, flags, address);
1065         }
1066         if (unlikely(!pmd_leaf(pmdval))) {
1067                 spin_unlock(ptl);
1068                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1069         }
1070         if (pmd_trans_huge(pmdval) && (flags & FOLL_SPLIT_PMD)) {
1071                 spin_unlock(ptl);
1072                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
1073                 /* If pmd was left empty, stuff a page table in there quickly */
1074                 return pte_alloc(mm, pmd) ? ERR_PTR(-ENOMEM) :
1075                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
1076         }
1077         page = follow_huge_pmd(vma, address, pmd, flags, ctx);
1078         spin_unlock(ptl);
1079         return page;
1080 }
1081
1082 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
1083                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
1084                                     unsigned int flags,
1085                                     struct follow_page_context *ctx)
1086 {
1087         pud_t *pudp, pud;
1088         spinlock_t *ptl;
1089         struct page *page;
1090         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1091
1092         pudp = pud_offset(p4dp, address);
1093         pud = READ_ONCE(*pudp);
1094         if (!pud_present(pud))
1095                 return no_page_table(vma, flags, address);
1096         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud)))))
1097                 return follow_hugepd(vma, __hugepd(pud_val(pud)),
1098                                      address, PUD_SHIFT, flags, ctx);
1099         if (pud_leaf(pud)) {
1100                 ptl = pud_lock(mm, pudp);
1101                 page = follow_huge_pud(vma, address, pudp, flags, ctx);
1102                 spin_unlock(ptl);
1103                 if (page)
1104                         return page;
1105                 return no_page_table(vma, flags, address);
1106         }
1107         if (unlikely(pud_bad(pud)))
1108                 return no_page_table(vma, flags, address);
1109
1110         return follow_pmd_mask(vma, address, pudp, flags, ctx);
1111 }
1112
1113 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
1114                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
1115                                     unsigned int flags,
1116                                     struct follow_page_context *ctx)
1117 {
1118         p4d_t *p4dp, p4d;
1119
1120         p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
1121         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1122         BUILD_BUG_ON(p4d_leaf(p4d));
1123
1124         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d)))))
1125                 return follow_hugepd(vma, __hugepd(p4d_val(p4d)),
1126                                      address, P4D_SHIFT, flags, ctx);
1127
1128         if (!p4d_present(p4d) || p4d_bad(p4d))
1129                 return no_page_table(vma, flags, address);
1130
1131         return follow_pud_mask(vma, address, p4dp, flags, ctx);
1132 }
1133
1134 /**
1135  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
1136  * @vma: vm_area_struct mapping @address
1137  * @address: virtual address to look up
1138  * @flags: flags modifying lookup behaviour
1139  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
1140  *       pointer to output page_mask
1141  *
1142  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
1143  *
1144  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
1145  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
1146  *
1147  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
1148  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
1149  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
1150  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
1151  *
1152  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
1153  *
1154  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
1155  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
1156  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
1157  */
1158 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
1159                               unsigned long address, unsigned int flags,
1160                               struct follow_page_context *ctx)
1161 {
1162         pgd_t *pgd;
1163         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1164         struct page *page;
1165
1166         vma_pgtable_walk_begin(vma);
1167
1168         ctx->page_mask = 0;
1169         pgd = pgd_offset(mm, address);
1170
1171         if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))))
1172                 page = follow_hugepd(vma, __hugepd(pgd_val(*pgd)),
1173                                      address, PGDIR_SHIFT, flags, ctx);
1174         else if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
1175                 page = no_page_table(vma, flags, address);
1176         else
1177                 page = follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
1178
1179         vma_pgtable_walk_end(vma);
1180
1181         return page;
1182 }
1183
1184 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1185                          unsigned int foll_flags)
1186 {
1187         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1188         struct page *page;
1189
1190         if (vma_is_secretmem(vma))
1191                 return NULL;
1192
1193         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
1194                 return NULL;
1195
1196         /*
1197          * We never set FOLL_HONOR_NUMA_FAULT because callers don't expect
1198          * to fail on PROT_NONE-mapped pages.
1199          */
1200         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
1201         if (ctx.pgmap)
1202                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1203         return page;
1204 }
1205
1206 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1207                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
1208                 struct page **page)
1209 {
1210         pgd_t *pgd;
1211         p4d_t *p4d;
1212         pud_t *pud;
1213         pmd_t *pmd;
1214         pte_t *pte;
1215         pte_t entry;
1216         int ret = -EFAULT;
1217
1218         /* user gate pages are read-only */
1219         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
1220                 return -EFAULT;
1221         if (address > TASK_SIZE)
1222                 pgd = pgd_offset_k(address);
1223         else
1224                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
1225         if (pgd_none(*pgd))
1226                 return -EFAULT;
1227         p4d = p4d_offset(pgd, address);
1228         if (p4d_none(*p4d))
1229                 return -EFAULT;
1230         pud = pud_offset(p4d, address);
1231         if (pud_none(*pud))
1232                 return -EFAULT;
1233         pmd = pmd_offset(pud, address);
1234         if (!pmd_present(*pmd))
1235                 return -EFAULT;
1236         pte = pte_offset_map(pmd, address);
1237         if (!pte)
1238                 return -EFAULT;
1239         entry = ptep_get(pte);
1240         if (pte_none(entry))
1241                 goto unmap;
1242         *vma = get_gate_vma(mm);
1243         if (!page)
1244                 goto out;
1245         *page = vm_normal_page(*vma, address, entry);
1246         if (!*page) {
1247                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(entry)))
1248                         goto unmap;
1249                 *page = pte_page(entry);
1250         }
1251         ret = try_grab_folio(page_folio(*page), 1, gup_flags);
1252         if (unlikely(ret))
1253                 goto unmap;
1254 out:
1255         ret = 0;
1256 unmap:
1257         pte_unmap(pte);
1258         return ret;
1259 }
1260
1261 /*
1262  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
1263  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
1264  * to 0 and -EBUSY returned.
1265  */
1266 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
1267                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
1268                 int *locked)
1269 {
1270         unsigned int fault_flags = 0;
1271         vm_fault_t ret;
1272
1273         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
1274                 return -EFAULT;
1275         if (*flags & FOLL_WRITE)
1276                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1277         if (*flags & FOLL_REMOTE)
1278                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
1279         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
1280                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1281                 /*
1282                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
1283                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
1284                  * That's because some callers may not be prepared to
1285                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
1286                  */
1287                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
1288                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
1289         }
1290         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
1291                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
1292         if (*flags & FOLL_TRIED) {
1293                 /*
1294                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
1295                  * can co-exist
1296                  */
1297                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1298         }
1299         if (unshare) {
1300                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
1301                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
1302                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1303         }
1304
1305         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1306
1307         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1308                 /*
1309                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
1310                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
1311                  */
1312                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
1313                 *locked = 0;
1314
1315                 /*
1316                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
1317                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
1318                  * what has happened - we've just fully completed a page
1319                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
1320                  * that we want to take the mmap lock _again_.
1321                  */
1322                 return -EAGAIN;
1323         }
1324
1325         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1326                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
1327
1328                 if (err)
1329                         return err;
1330                 BUG();
1331         }
1332
1333         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1334                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
1335                         *locked = 0;
1336                 return -EBUSY;
1337         }
1338
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Writing to file-backed mappings which require folio dirty tracking using GUP
1344  * is a fundamentally broken operation, as kernel write access to GUP mappings
1345  * do not adhere to the semantics expected by a file system.
1346  *
1347  * Consider the following scenario:-
1348  *
1349  * 1. A folio is written to via GUP which write-faults the memory, notifying
1350  *    the file system and dirtying the folio.
1351  * 2. Later, writeback is triggered, resulting in the folio being cleaned and
1352  *    the PTE being marked read-only.
1353  * 3. The GUP caller writes to the folio, as it is mapped read/write via the
1354  *    direct mapping.
1355  * 4. The GUP caller, now done with the page, unpins it and sets it dirty
1356  *    (though it does not have to).
1357  *
1358  * This results in both data being written to a folio without writenotify, and
1359  * the folio being dirtied unexpectedly (if the caller decides to do so).
1360  */
1361 static bool writable_file_mapping_allowed(struct vm_area_struct *vma,
1362                                           unsigned long gup_flags)
1363 {
1364         /*
1365          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
1366          * pin is the most egregious case so this is the case we disallow.
1367          */
1368         if ((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM)) !=
1369             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM))
1370                 return true;
1371
1372         /*
1373          * If the VMA does not require dirty tracking then no problematic write
1374          * can occur either.
1375          */
1376         return !vma_needs_dirty_tracking(vma);
1377 }
1378
1379 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1380 {
1381         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1382         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1383         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1384         bool vma_anon = vma_is_anonymous(vma);
1385
1386         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1387                 return -EFAULT;
1388
1389         if ((gup_flags & FOLL_ANON) && !vma_anon)
1390                 return -EFAULT;
1391
1392         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1393                 return -EOPNOTSUPP;
1394
1395         if (vma_is_secretmem(vma))
1396                 return -EFAULT;
1397
1398         if (write) {
1399                 if (!vma_anon &&
1400                     !writable_file_mapping_allowed(vma, gup_flags))
1401                         return -EFAULT;
1402
1403                 if (!(vm_flags & VM_WRITE) || (vm_flags & VM_SHADOW_STACK)) {
1404                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1405                                 return -EFAULT;
1406                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
1407                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1408                                 return -EFAULT;
1409                         /*
1410                          * We used to let the write,force case do COW in a
1411                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1412                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1413                          * executable, without corrupting the file (yet only
1414                          * when that file had been opened for writing!).
1415                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1416                          * just reject it.
1417                          */
1418                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1419                                 return -EFAULT;
1420                 }
1421         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1422                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1423                         return -EFAULT;
1424                 /*
1425                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1426                  * have VM_MAYREAD set?
1427                  */
1428                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1429                         return -EFAULT;
1430         }
1431         /*
1432          * gups are always data accesses, not instruction
1433          * fetches, so execute=false here
1434          */
1435         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1436                 return -EFAULT;
1437         return 0;
1438 }
1439
1440 /*
1441  * This is "vma_lookup()", but with a warning if we would have
1442  * historically expanded the stack in the GUP code.
1443  */
1444 static struct vm_area_struct *gup_vma_lookup(struct mm_struct *mm,
1445          unsigned long addr)
1446 {
1447 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
1448         return vma_lookup(mm, addr);
1449 #else
1450         static volatile unsigned long next_warn;
1451         struct vm_area_struct *vma;
1452         unsigned long now, next;
1453
1454         vma = find_vma(mm, addr);
1455         if (!vma || (addr >= vma->vm_start))
1456                 return vma;
1457
1458         /* Only warn for half-way relevant accesses */
1459         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
1460                 return NULL;
1461         if (vma->vm_start - addr > 65536)
1462                 return NULL;
1463
1464         /* Let's not warn more than once an hour.. */
1465         now = jiffies; next = next_warn;
1466         if (next && time_before(now, next))
1467                 return NULL;
1468         next_warn = now + 60*60*HZ;
1469
1470         /* Let people know things may have changed. */
1471         pr_warn("GUP no longer grows the stack in %s (%d): %lx-%lx (%lx)\n",
1472                 current->comm, task_pid_nr(current),
1473                 vma->vm_start, vma->vm_end, addr);
1474         dump_stack();
1475         return NULL;
1476 #endif
1477 }
1478
1479 /**
1480  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1481  * @mm:         mm_struct of target mm
1482  * @start:      starting user address
1483  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1484  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1485  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1486  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1487  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1488  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1489  *
1490  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1491  * number requested), or an error. Details about the return value:
1492  *
1493  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1494  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1495  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1496  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1497  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1498  *
1499  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1500  *
1501  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1502  *
1503  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1504  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1505  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1506  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1507  *
1508  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1509  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1510  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1511  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1512  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1513  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1514  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1515  * locks can't be held over the syscall boundary.
1516  *
1517  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1518  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1519  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1520  * before put_page is called.
1521  *
1522  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1523  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1524  *
1525  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1526  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1527  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1528  *
1529  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1530  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1531  * you need some special @gup_flags.
1532  */
1533 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1534                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1535                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1536                 int *locked)
1537 {
1538         long ret = 0, i = 0;
1539         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1540         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1541
1542         if (!nr_pages)
1543                 return 0;
1544
1545         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1546
1547         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1548
1549         do {
1550                 struct page *page;
1551                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1552                 unsigned int page_increm;
1553
1554                 /* first iteration or cross vma bound */
1555                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1556                         /*
1557                          * MADV_POPULATE_(READ|WRITE) wants to handle VMA
1558                          * lookups+error reporting differently.
1559                          */
1560                         if (gup_flags & FOLL_MADV_POPULATE) {
1561                                 vma = vma_lookup(mm, start);
1562                                 if (!vma) {
1563                                         ret = -ENOMEM;
1564                                         goto out;
1565                                 }
1566                                 if (check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1567                                         ret = -EINVAL;
1568                                         goto out;
1569                                 }
1570                                 goto retry;
1571                         }
1572                         vma = gup_vma_lookup(mm, start);
1573                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1574                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1575                                                 gup_flags, &vma,
1576                                                 pages ? &page : NULL);
1577                                 if (ret)
1578                                         goto out;
1579                                 ctx.page_mask = 0;
1580                                 goto next_page;
1581                         }
1582
1583                         if (!vma) {
1584                                 ret = -EFAULT;
1585                                 goto out;
1586                         }
1587                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1588                         if (ret)
1589                                 goto out;
1590                 }
1591 retry:
1592                 /*
1593                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1594                  * potentially allocating memory.
1595                  */
1596                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1597                         ret = -EINTR;
1598                         goto out;
1599                 }
1600                 cond_resched();
1601
1602                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1603                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1604                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1605                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1606                         switch (ret) {
1607                         case 0:
1608                                 goto retry;
1609                         case -EBUSY:
1610                         case -EAGAIN:
1611                                 ret = 0;
1612                                 fallthrough;
1613                         case -EFAULT:
1614                         case -ENOMEM:
1615                         case -EHWPOISON:
1616                                 goto out;
1617                         }
1618                         BUG();
1619                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1620                         /*
1621                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1622                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1623                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1624                          * for this page.
1625                          */
1626                         if (pages) {
1627                                 ret = PTR_ERR(page);
1628                                 goto out;
1629                         }
1630                 } else if (IS_ERR(page)) {
1631                         ret = PTR_ERR(page);
1632                         goto out;
1633                 }
1634 next_page:
1635                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1636                 if (page_increm > nr_pages)
1637                         page_increm = nr_pages;
1638
1639                 if (pages) {
1640                         struct page *subpage;
1641                         unsigned int j;
1642
1643                         /*
1644                          * This must be a large folio (and doesn't need to
1645                          * be the whole folio; it can be part of it), do
1646                          * the refcount work for all the subpages too.
1647                          *
1648                          * NOTE: here the page may not be the head page
1649                          * e.g. when start addr is not thp-size aligned.
1650                          * try_grab_folio() should have taken care of tail
1651                          * pages.
1652                          */
1653                         if (page_increm > 1) {
1654                                 struct folio *folio = page_folio(page);
1655
1656                                 /*
1657                                  * Since we already hold refcount on the
1658                                  * large folio, this should never fail.
1659                                  */
1660                                 if (try_grab_folio(folio, page_increm - 1,
1661                                                    foll_flags)) {
1662                                         /*
1663                                          * Release the 1st page ref if the
1664                                          * folio is problematic, fail hard.
1665                                          */
1666                                         gup_put_folio(folio, 1,
1667                                                       foll_flags);
1668                                         ret = -EFAULT;
1669                                         goto out;
1670                                 }
1671                         }
1672
1673                         for (j = 0; j < page_increm; j++) {
1674                                 subpage = nth_page(page, j);
1675                                 pages[i + j] = subpage;
1676                                 flush_anon_page(vma, subpage, start + j * PAGE_SIZE);
1677                                 flush_dcache_page(subpage);
1678                         }
1679                 }
1680
1681                 i += page_increm;
1682                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1683                 nr_pages -= page_increm;
1684         } while (nr_pages);
1685 out:
1686         if (ctx.pgmap)
1687                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1688         return i ? i : ret;
1689 }
1690
1691 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1692                               unsigned int fault_flags)
1693 {
1694         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1695         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1696         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1697
1698         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1699                 return false;
1700
1701         /*
1702          * The architecture might have a hardware protection
1703          * mechanism other than read/write that can deny access.
1704          *
1705          * gup always represents data access, not instruction
1706          * fetches, so execute=false here:
1707          */
1708         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1709                 return false;
1710
1711         return true;
1712 }
1713
1714 /**
1715  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1716  * @mm:         mm_struct of target mm
1717  * @address:    user address
1718  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1719  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1720  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1721  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1722  *
1723  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1724  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1725  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1726  * trying again.
1727  *
1728  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1729  *
1730  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1731  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1732  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1733  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1734  *
1735  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1736  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1737  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1738  * succeed.
1739  *
1740  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1741  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1742  */
1743 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1744                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1745                      bool *unlocked)
1746 {
1747         struct vm_area_struct *vma;
1748         vm_fault_t ret;
1749
1750         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1751
1752         if (unlocked)
1753                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1754
1755 retry:
1756         vma = gup_vma_lookup(mm, address);
1757         if (!vma)
1758                 return -EFAULT;
1759
1760         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1761                 return -EFAULT;
1762
1763         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1764             fatal_signal_pending(current))
1765                 return -EINTR;
1766
1767         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1768
1769         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1770                 /*
1771                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1772                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1773                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1774                  */
1775                 mmap_read_lock(mm);
1776                 *unlocked = true;
1777                 return 0;
1778         }
1779
1780         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1781                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1782
1783                 if (err)
1784                         return err;
1785                 BUG();
1786         }
1787
1788         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1789                 mmap_read_lock(mm);
1790                 *unlocked = true;
1791                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1792                 goto retry;
1793         }
1794
1795         return 0;
1796 }
1797 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1798
1799 /*
1800  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1801  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1802  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1803  */
1804 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1805 {
1806         if (fatal_signal_pending(current))
1807                 return true;
1808
1809         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1810                 return false;
1811
1812         return signal_pending(current);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1817  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1818  * set (*locked = 0).
1819  *
1820  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1821  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1822  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1823  * function execution.
1824  *
1825  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1826  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1827  */
1828 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1829                                                 unsigned long start,
1830                                                 unsigned long nr_pages,
1831                                                 struct page **pages,
1832                                                 int *locked,
1833                                                 unsigned int flags)
1834 {
1835         long ret, pages_done;
1836         bool must_unlock = false;
1837
1838         if (!nr_pages)
1839                 return 0;
1840
1841         /*
1842          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1843          * lock must be released when this returns.
1844          */
1845         if (!*locked) {
1846                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1847                         return -EAGAIN;
1848                 must_unlock = true;
1849                 *locked = 1;
1850         }
1851         else
1852                 mmap_assert_locked(mm);
1853
1854         if (flags & FOLL_PIN)
1855                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1856
1857         /*
1858          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1859          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1860          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1861          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1862          *
1863          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1864          * that here, as any failures will be obvious enough.
1865          */
1866         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1867                 flags |= FOLL_GET;
1868
1869         pages_done = 0;
1870         for (;;) {
1871                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1872                                        locked);
1873                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1874                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1875                         pages_done = ret;
1876                         break;
1877                 }
1878
1879                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1880                 if (!*locked) {
1881                         BUG_ON(ret < 0);
1882                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1883                 }
1884
1885                 if (ret > 0) {
1886                         nr_pages -= ret;
1887                         pages_done += ret;
1888                         if (!nr_pages)
1889                                 break;
1890                 }
1891                 if (*locked) {
1892                         /*
1893                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1894                          * FOLL_NOWAIT.
1895                          */
1896                         if (!pages_done)
1897                                 pages_done = ret;
1898                         break;
1899                 }
1900                 /*
1901                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1902                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1903                  */
1904                 if (likely(pages))
1905                         pages += ret;
1906                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1907
1908                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1909                 must_unlock = true;
1910
1911 retry:
1912                 /*
1913                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1914                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1915                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1916                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1917                  * the caller's request. So we need to check it before we
1918                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1919                  */
1920                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1921                         if (!pages_done)
1922                                 pages_done = -EINTR;
1923                         break;
1924                 }
1925
1926                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1927                 if (ret) {
1928                         BUG_ON(ret > 0);
1929                         if (!pages_done)
1930                                 pages_done = ret;
1931                         break;
1932                 }
1933
1934                 *locked = 1;
1935                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1936                                        pages, locked);
1937                 if (!*locked) {
1938                         /* Continue to retry until we succeeded */
1939                         BUG_ON(ret != 0);
1940                         goto retry;
1941                 }
1942                 if (ret != 1) {
1943                         BUG_ON(ret > 1);
1944                         if (!pages_done)
1945                                 pages_done = ret;
1946                         break;
1947                 }
1948                 nr_pages--;
1949                 pages_done++;
1950                 if (!nr_pages)
1951                         break;
1952                 if (likely(pages))
1953                         pages++;
1954                 start += PAGE_SIZE;
1955         }
1956         if (must_unlock && *locked) {
1957                 /*
1958                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1959                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1960                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1961                  */
1962                 mmap_read_unlock(mm);
1963                 *locked = 0;
1964         }
1965
1966         /*
1967          * Failing to pin anything implies something has gone wrong (except when
1968          * FOLL_NOWAIT is specified).
1969          */
1970         if (WARN_ON_ONCE(pages_done == 0 && !(flags & FOLL_NOWAIT)))
1971                 return -EFAULT;
1972
1973         return pages_done;
1974 }
1975
1976 /**
1977  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1978  * @vma:   target vma
1979  * @start: start address
1980  * @end:   end address
1981  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1982  *
1983  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1984  *
1985  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1986  * code on error.
1987  *
1988  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1989  *
1990  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1991  * be unperturbed.
1992  *
1993  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1994  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1995  */
1996 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1997                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1998 {
1999         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2000         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
2001         int local_locked = 1;
2002         int gup_flags;
2003         long ret;
2004
2005         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
2006         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
2007         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
2008         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
2009         mmap_assert_locked(mm);
2010
2011         /*
2012          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
2013          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
2014          */
2015         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
2016                 return nr_pages;
2017
2018         /* ... similarly, we've never faulted in PROT_NONE pages */
2019         if (!vma_is_accessible(vma))
2020                 return -EFAULT;
2021
2022         gup_flags = FOLL_TOUCH;
2023         /*
2024          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
2025          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
2026          * and we would not want to dirty them for nothing.
2027          *
2028          * Otherwise, do a read fault, and use FOLL_FORCE in case it's not
2029          * readable (ie write-only or executable).
2030          */
2031         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
2032                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2033         else
2034                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
2035
2036         if (locked)
2037                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2038
2039         /*
2040          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
2041          * not result in a stack expansion that recurses back here.
2042          */
2043         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2044                                NULL, locked ? locked : &local_locked);
2045         lru_add_drain();
2046         return ret;
2047 }
2048
2049 /*
2050  * faultin_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
2051  *                        given range readable/writable
2052  *
2053  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
2054  *
2055  * @mm: the mm to populate page tables in
2056  * @start: start address
2057  * @end: end address
2058  * @write: whether to prefault readable or writable
2059  * @locked: whether the mmap_lock is still held
2060  *
2061  * Returns either number of processed pages in the MM, or a negative error
2062  * code on error (see __get_user_pages()). Note that this function reports
2063  * errors related to VMAs, such as incompatible mappings, as expected by
2064  * MADV_POPULATE_(READ|WRITE).
2065  *
2066  * The range must be page-aligned.
2067  *
2068  * mm->mmap_lock must be held. If it's released, *@locked will be set to 0.
2069  */
2070 long faultin_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2071                         unsigned long end, bool write, int *locked)
2072 {
2073         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
2074         int gup_flags;
2075         long ret;
2076
2077         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
2078         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
2079         mmap_assert_locked(mm);
2080
2081         /*
2082          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
2083          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
2084          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
2085          *             in the page table.
2086          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
2087          *                a poisoned page.
2088          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
2089          */
2090         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE |
2091                     FOLL_MADV_POPULATE;
2092         if (write)
2093                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
2094
2095         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, NULL, locked,
2096                                       gup_flags);
2097         lru_add_drain();
2098         return ret;
2099 }
2100
2101 /*
2102  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
2103  *
2104  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
2105  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
2106  * mmap_lock must not be held.
2107  */
2108 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
2109 {
2110         struct mm_struct *mm = current->mm;
2111         unsigned long end, nstart, nend;
2112         struct vm_area_struct *vma = NULL;
2113         int locked = 0;
2114         long ret = 0;
2115
2116         end = start + len;
2117
2118         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
2119                 /*
2120                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
2121                  * Find first corresponding VMA.
2122                  */
2123                 if (!locked) {
2124                         locked = 1;
2125                         mmap_read_lock(mm);
2126                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
2127                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
2128                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
2129
2130                 if (!vma)
2131                         break;
2132                 /*
2133                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
2134                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
2135                  */
2136                 nend = min(end, vma->vm_end);
2137                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
2138                         continue;
2139                 if (nstart < vma->vm_start)
2140                         nstart = vma->vm_start;
2141                 /*
2142                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
2143                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
2144                  * if the vma was already munlocked.
2145                  */
2146                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
2147                 if (ret < 0) {
2148                         if (ignore_errors) {
2149                                 ret = 0;
2150                                 continue;       /* continue at next VMA */
2151                         }
2152                         break;
2153                 }
2154                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
2155                 ret = 0;
2156         }
2157         if (locked)
2158                 mmap_read_unlock(mm);
2159         return ret;     /* 0 or negative error code */
2160 }
2161 #else /* CONFIG_MMU */
2162 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2163                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
2164                 int *locked, unsigned int foll_flags)
2165 {
2166         struct vm_area_struct *vma;
2167         bool must_unlock = false;
2168         unsigned long vm_flags;
2169         long i;
2170
2171         if (!nr_pages)
2172                 return 0;
2173
2174         /*
2175          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
2176          * lock must be released when this returns.
2177          */
2178         if (!*locked) {
2179                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
2180                         return -EAGAIN;
2181                 must_unlock = true;
2182                 *locked = 1;
2183         }
2184
2185         /* calculate required read or write permissions.
2186          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
2187          */
2188         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
2189                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
2190         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
2191                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
2192
2193         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2194                 vma = find_vma(mm, start);
2195                 if (!vma)
2196                         break;
2197
2198                 /* protect what we can, including chardevs */
2199                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
2200                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
2201                         break;
2202
2203                 if (pages) {
2204                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
2205                         if (pages[i])
2206                                 get_page(pages[i]);
2207                 }
2208
2209                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
2210         }
2211
2212         if (must_unlock && *locked) {
2213                 mmap_read_unlock(mm);
2214                 *locked = 0;
2215         }
2216
2217         return i ? : -EFAULT;
2218 }
2219 #endif /* !CONFIG_MMU */
2220
2221 /**
2222  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
2223  * @uaddr: start of address range
2224  * @size: size of address range
2225  *
2226  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2227  * copy_from_user()).
2228  */
2229 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
2230 {
2231         char __user *start = uaddr, *end;
2232
2233         if (unlikely(size == 0))
2234                 return 0;
2235         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
2236                 return size;
2237         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2238                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
2239                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2240         }
2241         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2242         if (unlikely(end < start))
2243                 end = NULL;
2244         while (uaddr != end) {
2245                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
2246                 uaddr += PAGE_SIZE;
2247         }
2248
2249 out:
2250         user_write_access_end();
2251         if (size > uaddr - start)
2252                 return size - (uaddr - start);
2253         return 0;
2254 }
2255 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
2256
2257 /**
2258  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
2259  * @uaddr: start of address range
2260  * @size: size of address range
2261  *
2262  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
2263  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
2264  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
2265  *
2266  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2267  * copy_from_user()).
2268  */
2269 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
2270 {
2271         size_t faulted_in;
2272
2273         /*
2274          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
2275          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
2276          * functions may not check for this.
2277          */
2278         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
2279         if (faulted_in)
2280                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
2281
2282         return size - faulted_in;
2283 }
2284 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
2285
2286 /*
2287  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
2288  * @uaddr: start of address range
2289  * @size: length of address range
2290  *
2291  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
2292  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
2293  * memory.
2294  *
2295  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
2296  *
2297  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
2298  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
2299  * time.
2300  *
2301  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
2302  * copy_from_user().
2303  */
2304 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
2305 {
2306         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
2307         struct mm_struct *mm = current->mm;
2308         bool unlocked = false;
2309
2310         if (unlikely(size == 0))
2311                 return 0;
2312         end = PAGE_ALIGN(start + size);
2313         if (end < start)
2314                 end = 0;
2315
2316         mmap_read_lock(mm);
2317         do {
2318                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
2319                         break;
2320                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
2321         } while (start != end);
2322         mmap_read_unlock(mm);
2323
2324         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
2325                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
2326         return 0;
2327 }
2328 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
2329
2330 /**
2331  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
2332  * @uaddr: start of user address range
2333  * @size: size of user address range
2334  *
2335  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2336  * copy_from_user()).
2337  */
2338 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
2339 {
2340         const char __user *start = uaddr, *end;
2341         volatile char c;
2342
2343         if (unlikely(size == 0))
2344                 return 0;
2345         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
2346                 return size;
2347         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2348                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2349                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2350         }
2351         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2352         if (unlikely(end < start))
2353                 end = NULL;
2354         while (uaddr != end) {
2355                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2356                 uaddr += PAGE_SIZE;
2357         }
2358
2359 out:
2360         user_read_access_end();
2361         (void)c;
2362         if (size > uaddr - start)
2363                 return size - (uaddr - start);
2364         return 0;
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
2367
2368 /**
2369  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
2370  * @addr: user address
2371  *
2372  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
2373  * to be freed afterwards by put_page().
2374  *
2375  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
2376  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
2377  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
2378  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
2379  *
2380  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
2381  */
2382 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
2383 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
2384 {
2385         struct page *page;
2386         int locked = 0;
2387         int ret;
2388
2389         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &locked,
2390                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
2391         return (ret == 1) ? page : NULL;
2392 }
2393 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
2394
2395 #ifdef CONFIG_MIGRATION
2396 /*
2397  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
2398  */
2399 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
2400                                         struct list_head *movable_page_list,
2401                                         unsigned long nr_pages,
2402                                         struct page **pages)
2403 {
2404         unsigned long i, collected = 0;
2405         struct folio *prev_folio = NULL;
2406         bool drain_allow = true;
2407
2408         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2409                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2410
2411                 if (folio == prev_folio)
2412                         continue;
2413                 prev_folio = folio;
2414
2415                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
2416                         continue;
2417
2418                 collected++;
2419
2420                 if (folio_is_device_coherent(folio))
2421                         continue;
2422
2423                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2424                         isolate_hugetlb(folio, movable_page_list);
2425                         continue;
2426                 }
2427
2428                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
2429                         lru_add_drain_all();
2430                         drain_allow = false;
2431                 }
2432
2433                 if (!folio_isolate_lru(folio))
2434                         continue;
2435
2436                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
2437                 node_stat_mod_folio(folio,
2438                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
2439                                     folio_nr_pages(folio));
2440         }
2441
2442         return collected;
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
2447  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
2448  * (or partial success).
2449  */
2450 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
2451                                         struct list_head *movable_page_list,
2452                                         unsigned long nr_pages,
2453                                         struct page **pages)
2454 {
2455         int ret;
2456         unsigned long i;
2457
2458         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2459                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2460
2461                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
2462                         /*
2463                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
2464                          * the pin on the source page to a normal reference.
2465                          */
2466                         pages[i] = NULL;
2467                         folio_get(folio);
2468                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
2469
2470                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
2471                                 ret = -EBUSY;
2472                                 goto err;
2473                         }
2474
2475                         continue;
2476                 }
2477
2478                 /*
2479                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
2480                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
2481                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
2482                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
2483                  * page won't be freed if it's migrating.
2484                  */
2485                 unpin_user_page(pages[i]);
2486                 pages[i] = NULL;
2487         }
2488
2489         if (!list_empty(movable_page_list)) {
2490                 struct migration_target_control mtc = {
2491                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2492                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2493                         .reason = MR_LONGTERM_PIN,
2494                 };
2495
2496                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
2497                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2498                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2499                         ret = -ENOMEM;
2500                         goto err;
2501                 }
2502         }
2503
2504         putback_movable_pages(movable_page_list);
2505
2506         return -EAGAIN;
2507
2508 err:
2509         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2510                 if (pages[i])
2511                         unpin_user_page(pages[i]);
2512         putback_movable_pages(movable_page_list);
2513
2514         return ret;
2515 }
2516
2517 /*
2518  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2519  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2520  * this routine.
2521  *
2522  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2523  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2524  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2525  * call this routine again.
2526  *
2527  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2528  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2529  *
2530  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2531  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2532  */
2533 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2534                                             struct page **pages)
2535 {
2536         unsigned long collected;
2537         LIST_HEAD(movable_page_list);
2538
2539         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2540                                                 nr_pages, pages);
2541         if (!collected)
2542                 return 0;
2543
2544         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2545                                                 pages);
2546 }
2547 #else
2548 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2549                                             struct page **pages)
2550 {
2551         return 0;
2552 }
2553 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2554
2555 /*
2556  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2557  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2558  */
2559 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2560                                   unsigned long start,
2561                                   unsigned long nr_pages,
2562                                   struct page **pages,
2563                                   int *locked,
2564                                   unsigned int gup_flags)
2565 {
2566         unsigned int flags;
2567         long rc, nr_pinned_pages;
2568
2569         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2570                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2571                                                locked, gup_flags);
2572
2573         flags = memalloc_pin_save();
2574         do {
2575                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2576                                                           pages, locked,
2577                                                           gup_flags);
2578                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2579                         rc = nr_pinned_pages;
2580                         break;
2581                 }
2582
2583                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2584                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2585         } while (rc == -EAGAIN);
2586         memalloc_pin_restore(flags);
2587         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2588 }
2589
2590 /*
2591  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2592  * update them with the required flags that the caller must have set.
2593  */
2594 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, int *locked,
2595                               unsigned int *gup_flags_p, unsigned int to_set)
2596 {
2597         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2598
2599         /*
2600          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2601          * interfaces:
2602          * - FOLL_TOUCH/FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2603          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2604          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2605          */
2606         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & INTERNAL_GUP_FLAGS))
2607                 return false;
2608
2609         gup_flags |= to_set;
2610         if (locked) {
2611                 /* At the external interface locked must be set */
2612                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2613                         return false;
2614
2615                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2616         }
2617
2618         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2619         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2620                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2621                 return false;
2622
2623         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2624         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2625                 return false;
2626
2627         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2628         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2629                 return false;
2630
2631         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2632         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2633                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2634                 return false;
2635
2636         *gup_flags_p = gup_flags;
2637         return true;
2638 }
2639
2640 #ifdef CONFIG_MMU
2641 /**
2642  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2643  * @mm:         mm_struct of target mm
2644  * @start:      starting user address
2645  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2646  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2647  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2648  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2649  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2650  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2651  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2652  *              utilised. Lock must initially be held.
2653  *
2654  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2655  * number requested), or an error. Details about the return value:
2656  *
2657  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2658  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2659  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2660  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2661  *
2662  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2663  *
2664  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2665  *
2666  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2667  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2668  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2669  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2670  *
2671  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2672  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2673  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2674  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2675  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2676  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2677  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2678  * locks can't be held over the syscall boundary.
2679  *
2680  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2681  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2682  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2683  *
2684  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2685  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2686  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2687  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2688  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2689  *
2690  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2691  *
2692  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2693  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2694  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2695  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2696  */
2697 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2698                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2699                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2700                 int *locked)
2701 {
2702         int local_locked = 1;
2703
2704         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
2705                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2706                 return -EINVAL;
2707
2708         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2709                                        locked ? locked : &local_locked,
2710                                        gup_flags);
2711 }
2712 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2713
2714 #else /* CONFIG_MMU */
2715 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2716                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2717                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2718                            int *locked)
2719 {
2720         return 0;
2721 }
2722 #endif /* !CONFIG_MMU */
2723
2724 /**
2725  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2726  * @start:      starting user address
2727  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2728  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2729  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2730  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2731  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2732  *
2733  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2734  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2735  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2736  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2737  */
2738 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2739                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2740 {
2741         int locked = 1;
2742
2743         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2744                 return -EINVAL;
2745
2746         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2747                                        &locked, gup_flags);
2748 }
2749 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2750
2751 /*
2752  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2753  *
2754  *      mmap_read_lock(mm);
2755  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2756  *      mmap_read_unlock(mm);
2757  *
2758  *  with:
2759  *
2760  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2761  *
2762  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2763  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2764  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2765  */
2766 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2767                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2768 {
2769         int locked = 0;
2770
2771         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
2772                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2773                 return -EINVAL;
2774
2775         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2776                                        &locked, gup_flags);
2777 }
2778 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2779
2780 /*
2781  * GUP-fast
2782  *
2783  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2784  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2785  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2786  * block any THP splits.
2787  *
2788  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2789  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2790  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2791  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2792  *
2793  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2794  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2795  * pages. Disabling interrupts will allow the gup_fast() walker to both block
2796  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2797  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2798  *
2799  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2800  * are currently made:
2801  *
2802  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2803  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2804  *
2805  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2806  *
2807  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2808  *
2809  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2810  *
2811  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2812  */
2813 #ifdef CONFIG_HAVE_GUP_FAST
2814 /*
2815  * Used in the GUP-fast path to determine whether GUP is permitted to work on
2816  * a specific folio.
2817  *
2818  * This call assumes the caller has pinned the folio, that the lowest page table
2819  * level still points to this folio, and that interrupts have been disabled.
2820  *
2821  * GUP-fast must reject all secretmem folios.
2822  *
2823  * Writing to pinned file-backed dirty tracked folios is inherently problematic
2824  * (see comment describing the writable_file_mapping_allowed() function). We
2825  * therefore try to avoid the most egregious case of a long-term mapping doing
2826  * so.
2827  *
2828  * This function cannot be as thorough as that one as the VMA is not available
2829  * in the fast path, so instead we whitelist known good cases and if in doubt,
2830  * fall back to the slow path.
2831  */
2832 static bool gup_fast_folio_allowed(struct folio *folio, unsigned int flags)
2833 {
2834         bool reject_file_backed = false;
2835         struct address_space *mapping;
2836         bool check_secretmem = false;
2837         unsigned long mapping_flags;
2838
2839         /*
2840          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
2841          * pin is the most egregious case so this is the one we disallow.
2842          */
2843         if ((flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE)) ==
2844             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE))
2845                 reject_file_backed = true;
2846
2847         /* We hold a folio reference, so we can safely access folio fields. */
2848
2849         /* secretmem folios are always order-0 folios. */
2850         if (IS_ENABLED(CONFIG_SECRETMEM) && !folio_test_large(folio))
2851                 check_secretmem = true;
2852
2853         if (!reject_file_backed && !check_secretmem)
2854                 return true;
2855
2856         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2857                 return false;
2858
2859         /* hugetlb neither requires dirty-tracking nor can be secretmem. */
2860         if (folio_test_hugetlb(folio))
2861                 return true;
2862
2863         /*
2864          * GUP-fast disables IRQs. When IRQS are disabled, RCU grace periods
2865          * cannot proceed, which means no actions performed under RCU can
2866          * proceed either.
2867          *
2868          * inodes and thus their mappings are freed under RCU, which means the
2869          * mapping cannot be freed beneath us and thus we can safely dereference
2870          * it.
2871          */
2872         lockdep_assert_irqs_disabled();
2873
2874         /*
2875          * However, there may be operations which _alter_ the mapping, so ensure
2876          * we read it once and only once.
2877          */
2878         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
2879
2880         /*
2881          * The mapping may have been truncated, in any case we cannot determine
2882          * if this mapping is safe - fall back to slow path to determine how to
2883          * proceed.
2884          */
2885         if (!mapping)
2886                 return false;
2887
2888         /* Anonymous folios pose no problem. */
2889         mapping_flags = (unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS;
2890         if (mapping_flags)
2891                 return mapping_flags & PAGE_MAPPING_ANON;
2892
2893         /*
2894          * At this point, we know the mapping is non-null and points to an
2895          * address_space object.
2896          */
2897         if (check_secretmem && secretmem_mapping(mapping))
2898                 return false;
2899         /* The only remaining allowed file system is shmem. */
2900         return !reject_file_backed || shmem_mapping(mapping);
2901 }
2902
2903 static void __maybe_unused gup_fast_undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2904                 unsigned int flags, struct page **pages)
2905 {
2906         while ((*nr) - nr_start) {
2907                 struct folio *folio = page_folio(pages[--(*nr)]);
2908
2909                 folio_clear_referenced(folio);
2910                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2911         }
2912 }
2913
2914 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2915 /*
2916  * GUP-fast relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2917  * operations.
2918  *
2919  * To pin the page, GUP-fast needs to do below in order:
2920  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2921  *
2922  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2923  * with GUP-fast, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2924  * is pinned.
2925  *
2926  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2927  *
2928  * For THP collapse, it's a bit more complicated because GUP-fast may be
2929  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2930  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2931  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2932  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2933  */
2934 static int gup_fast_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2935                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
2936                 int *nr)
2937 {
2938         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2939         int nr_start = *nr, ret = 0;
2940         pte_t *ptep, *ptem;
2941
2942         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2943         if (!ptep)
2944                 return 0;
2945         do {
2946                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2947                 struct page *page;
2948                 struct folio *folio;
2949
2950                 /*
2951                  * Always fallback to ordinary GUP on PROT_NONE-mapped pages:
2952                  * pte_access_permitted() better should reject these pages
2953                  * either way: otherwise, GUP-fast might succeed in
2954                  * cases where ordinary GUP would fail due to VMA access
2955                  * permissions.
2956                  */
2957                 if (pte_protnone(pte))
2958                         goto pte_unmap;
2959
2960                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2961                         goto pte_unmap;
2962
2963                 if (pte_devmap(pte)) {
2964                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2965                                 goto pte_unmap;
2966
2967                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2968                         if (unlikely(!pgmap)) {
2969                                 gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2970                                 goto pte_unmap;
2971                         }
2972                 } else if (pte_special(pte))
2973                         goto pte_unmap;
2974
2975                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2976                 page = pte_page(pte);
2977
2978                 folio = try_grab_folio_fast(page, 1, flags);
2979                 if (!folio)
2980                         goto pte_unmap;
2981
2982                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2983                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2984                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2985                         goto pte_unmap;
2986                 }
2987
2988                 if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
2989                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2990                         goto pte_unmap;
2991                 }
2992
2993                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2994                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2995                         goto pte_unmap;
2996                 }
2997
2998                 /*
2999                  * We need to make the page accessible if and only if we are
3000                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
3001                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
3002                  * details.
3003                  */
3004                 if (flags & FOLL_PIN) {
3005                         ret = arch_make_page_accessible(page);
3006                         if (ret) {
3007                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
3008                                 goto pte_unmap;
3009                         }
3010                 }
3011                 folio_set_referenced(folio);
3012                 pages[*nr] = page;
3013                 (*nr)++;
3014         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
3015
3016         ret = 1;
3017
3018 pte_unmap:
3019         if (pgmap)
3020                 put_dev_pagemap(pgmap);
3021         pte_unmap(ptem);
3022         return ret;
3023 }
3024 #else
3025
3026 /*
3027  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
3028  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
3029  * to be special.
3030  *
3031  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
3032  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
3033  * useful to have gup_fast_pmd_leaf even if we can't operate on ptes.
3034  */
3035 static int gup_fast_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3036                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3037                 int *nr)
3038 {
3039         return 0;
3040 }
3041 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
3042
3043 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
3044 static int gup_fast_devmap_leaf(unsigned long pfn, unsigned long addr,
3045         unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3046 {
3047         int nr_start = *nr;
3048         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
3049
3050         do {
3051                 struct folio *folio;
3052                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
3053
3054                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
3055                 if (unlikely(!pgmap)) {
3056                         gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3057                         break;
3058                 }
3059
3060                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
3061                         gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3062                         break;
3063                 }
3064
3065                 folio = try_grab_folio_fast(page, 1, flags);
3066                 if (!folio) {
3067                         gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3068                         break;
3069                 }
3070                 folio_set_referenced(folio);
3071                 pages[*nr] = page;
3072                 (*nr)++;
3073                 pfn++;
3074         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
3075
3076         put_dev_pagemap(pgmap);
3077         return addr == end;
3078 }
3079
3080 static int gup_fast_devmap_pmd_leaf(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3081                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3082                 int *nr)
3083 {
3084         unsigned long fault_pfn;
3085         int nr_start = *nr;
3086
3087         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
3088         if (!gup_fast_devmap_leaf(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
3089                 return 0;
3090
3091         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
3092                 gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3093                 return 0;
3094         }
3095         return 1;
3096 }
3097
3098 static int gup_fast_devmap_pud_leaf(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3099                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3100                 int *nr)
3101 {
3102         unsigned long fault_pfn;
3103         int nr_start = *nr;
3104
3105         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
3106         if (!gup_fast_devmap_leaf(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
3107                 return 0;
3108
3109         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
3110                 gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3111                 return 0;
3112         }
3113         return 1;
3114 }
3115 #else
3116 static int gup_fast_devmap_pmd_leaf(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3117                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3118                 int *nr)
3119 {
3120         BUILD_BUG();
3121         return 0;
3122 }
3123
3124 static int gup_fast_devmap_pud_leaf(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3125                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3126                 int *nr)
3127 {
3128         BUILD_BUG();
3129         return 0;
3130 }
3131 #endif
3132
3133 static int gup_fast_pmd_leaf(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3134                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3135                 int *nr)
3136 {
3137         struct page *page;
3138         struct folio *folio;
3139         int refs;
3140
3141         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3142                 return 0;
3143
3144         if (pmd_devmap(orig)) {
3145                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
3146                         return 0;
3147                 return gup_fast_devmap_pmd_leaf(orig, pmdp, addr, end, flags,
3148                                                 pages, nr);
3149         }
3150
3151         page = pmd_page(orig);
3152         refs = record_subpages(page, PMD_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3153
3154         folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
3155         if (!folio)
3156                 return 0;
3157
3158         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
3159                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3160                 return 0;
3161         }
3162
3163         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3164                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3165                 return 0;
3166         }
3167         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3168                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3169                 return 0;
3170         }
3171
3172         *nr += refs;
3173         folio_set_referenced(folio);
3174         return 1;
3175 }
3176
3177 static int gup_fast_pud_leaf(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3178                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3179                 int *nr)
3180 {
3181         struct page *page;
3182         struct folio *folio;
3183         int refs;
3184
3185         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3186                 return 0;
3187
3188         if (pud_devmap(orig)) {
3189                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
3190                         return 0;
3191                 return gup_fast_devmap_pud_leaf(orig, pudp, addr, end, flags,
3192                                                 pages, nr);
3193         }
3194
3195         page = pud_page(orig);
3196         refs = record_subpages(page, PUD_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3197
3198         folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
3199         if (!folio)
3200                 return 0;
3201
3202         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
3203                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3204                 return 0;
3205         }
3206
3207         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3208                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3209                 return 0;
3210         }
3211
3212         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3213                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3214                 return 0;
3215         }
3216
3217         *nr += refs;
3218         folio_set_referenced(folio);
3219         return 1;
3220 }
3221
3222 static int gup_fast_pgd_leaf(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
3223                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3224                 int *nr)
3225 {
3226         int refs;
3227         struct page *page;
3228         struct folio *folio;
3229
3230         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3231                 return 0;
3232
3233         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
3234
3235         page = pgd_page(orig);
3236         refs = record_subpages(page, PGDIR_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3237
3238         folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
3239         if (!folio)
3240                 return 0;
3241
3242         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
3243                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3244                 return 0;
3245         }
3246
3247         if (!pgd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3248                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3249                 return 0;
3250         }
3251
3252         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3253                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3254                 return 0;
3255         }
3256
3257         *nr += refs;
3258         folio_set_referenced(folio);
3259         return 1;
3260 }
3261
3262 static int gup_fast_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr,
3263                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3264                 int *nr)
3265 {
3266         unsigned long next;
3267         pmd_t *pmdp;
3268
3269         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
3270         do {
3271                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
3272
3273                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3274                 if (!pmd_present(pmd))
3275                         return 0;
3276
3277                 if (unlikely(pmd_leaf(pmd))) {
3278                         /* See gup_fast_pte_range() */
3279                         if (pmd_protnone(pmd))
3280                                 return 0;
3281
3282                         if (!gup_fast_pmd_leaf(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3283                                 pages, nr))
3284                                 return 0;
3285
3286                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
3287                         /*
3288                          * architecture have different format for hugetlbfs
3289                          * pmd format and THP pmd format
3290                          */
3291                         if (gup_hugepd(NULL, __hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
3292                                        PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr,
3293                                        true) != 1)
3294                                 return 0;
3295                 } else if (!gup_fast_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3296                                                pages, nr))
3297                         return 0;
3298         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
3299
3300         return 1;
3301 }
3302
3303 static int gup_fast_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr,
3304                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3305                 int *nr)
3306 {
3307         unsigned long next;
3308         pud_t *pudp;
3309
3310         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
3311         do {
3312                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
3313
3314                 next = pud_addr_end(addr, end);
3315                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
3316                         return 0;
3317                 if (unlikely(pud_leaf(pud))) {
3318                         if (!gup_fast_pud_leaf(pud, pudp, addr, next, flags,
3319                                                pages, nr))
3320                                 return 0;
3321                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
3322                         if (gup_hugepd(NULL, __hugepd(pud_val(pud)), addr,
3323                                        PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr,
3324                                        true) != 1)
3325                                 return 0;
3326                 } else if (!gup_fast_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags,
3327                                                pages, nr))
3328                         return 0;
3329         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
3330
3331         return 1;
3332 }
3333
3334 static int gup_fast_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr,
3335                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3336                 int *nr)
3337 {
3338         unsigned long next;
3339         p4d_t *p4dp;
3340
3341         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
3342         do {
3343                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
3344
3345                 next = p4d_addr_end(addr, end);
3346                 if (!p4d_present(p4d))
3347                         return 0;
3348                 BUILD_BUG_ON(p4d_leaf(p4d));
3349                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
3350                         if (gup_hugepd(NULL, __hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
3351                                        P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr,
3352                                        true) != 1)
3353                                 return 0;
3354                 } else if (!gup_fast_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags,
3355                                                pages, nr))
3356                         return 0;
3357         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
3358
3359         return 1;
3360 }
3361
3362 static void gup_fast_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3363                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3364 {
3365         unsigned long next;
3366         pgd_t *pgdp;
3367
3368         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
3369         do {
3370                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
3371
3372                 next = pgd_addr_end(addr, end);
3373                 if (pgd_none(pgd))
3374                         return;
3375                 if (unlikely(pgd_leaf(pgd))) {
3376                         if (!gup_fast_pgd_leaf(pgd, pgdp, addr, next, flags,
3377                                                pages, nr))
3378                                 return;
3379                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
3380                         if (gup_hugepd(NULL, __hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
3381                                        PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr,
3382                                        true) != 1)
3383                                 return;
3384                 } else if (!gup_fast_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags,
3385                                                pages, nr))
3386                         return;
3387         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
3388 }
3389 #else
3390 static inline void gup_fast_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3391                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3392 {
3393 }
3394 #endif /* CONFIG_HAVE_GUP_FAST */
3395
3396 #ifndef gup_fast_permitted
3397 /*
3398  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
3399  * we need to fall back to the slow version:
3400  */
3401 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
3402 {
3403         return true;
3404 }
3405 #endif
3406
3407 static unsigned long gup_fast(unsigned long start, unsigned long end,
3408                 unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3409 {
3410         unsigned long flags;
3411         int nr_pinned = 0;
3412         unsigned seq;
3413
3414         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_GUP_FAST) ||
3415             !gup_fast_permitted(start, end))
3416                 return 0;
3417
3418         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3419                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
3420                 if (seq & 1)
3421                         return 0;
3422         }
3423
3424         /*
3425          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
3426          * general purpose use of this routine.
3427          *
3428          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
3429          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
3430          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
3431          *
3432          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
3433          * that come from THPs splitting.
3434          */
3435         local_irq_save(flags);
3436         gup_fast_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
3437         local_irq_restore(flags);
3438
3439         /*
3440          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
3441          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail GUP-fast.
3442          */
3443         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3444                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
3445                         gup_fast_unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
3446                         return 0;
3447                 } else {
3448                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
3449                 }
3450         }
3451         return nr_pinned;
3452 }
3453
3454 static int gup_fast_fallback(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3455                 unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3456 {
3457         unsigned long len, end;
3458         unsigned long nr_pinned;
3459         int locked = 0;
3460         int ret;
3461
3462         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
3463                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
3464                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
3465                                        FOLL_PCI_P2PDMA | FOLL_HONOR_NUMA_FAULT)))
3466                 return -EINVAL;
3467
3468         if (gup_flags & FOLL_PIN)
3469                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
3470
3471         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
3472                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
3473
3474         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
3475         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
3476         if (check_add_overflow(start, len, &end))
3477                 return -EOVERFLOW;
3478         if (end > TASK_SIZE_MAX)
3479                 return -EFAULT;
3480         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
3481                 return -EFAULT;
3482
3483         nr_pinned = gup_fast(start, end, gup_flags, pages);
3484         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
3485                 return nr_pinned;
3486
3487         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
3488         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
3489         pages += nr_pinned;
3490         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
3491                                     pages, &locked,
3492                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
3493         if (ret < 0) {
3494                 /*
3495                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
3496                  * returning -errno is not an option
3497                  */
3498                 if (nr_pinned)
3499                         return nr_pinned;
3500                 return ret;
3501         }
3502         return ret + nr_pinned;
3503 }
3504
3505 /**
3506  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3507  * @start:      starting user address
3508  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3509  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3510  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3511  *              Should be at least nr_pages long.
3512  *
3513  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3514  * the regular GUP.
3515  *
3516  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3517  * pages pinned.
3518  *
3519  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3520  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3521  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3522  */
3523 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3524                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3525 {
3526         /*
3527          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3528          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3529          *
3530          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3531          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3532          */
3533         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3534                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3535                 return -EINVAL;
3536
3537         return gup_fast_fallback(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3538 }
3539 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3540
3541 /**
3542  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3543  * @start:      starting user address
3544  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3545  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3546  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3547  *              Should be at least nr_pages long.
3548  *
3549  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3550  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3551  * calling get_user_pages().
3552  *
3553  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3554  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3555  * -errno.
3556  */
3557 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3558                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3559 {
3560         /*
3561          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3562          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3563          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3564          * request.
3565          */
3566         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3567                 return -EINVAL;
3568         return gup_fast_fallback(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3569 }
3570 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3571
3572 /**
3573  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3574  *
3575  * @start:      starting user address
3576  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3577  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3578  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3579  *              Should be at least nr_pages long.
3580  *
3581  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3582  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3583  * the arguments here are identical.
3584  *
3585  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3586  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3587  *
3588  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3589  * pins in it and unpin_user_page() will not remove pins from it.
3590  */
3591 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3592                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3593 {
3594         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3595                 return -EINVAL;
3596         return gup_fast_fallback(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3597 }
3598 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3599
3600 /**
3601  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3602  *
3603  * @mm:         mm_struct of target mm
3604  * @start:      starting user address
3605  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3606  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3607  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3608  *              Should be at least nr_pages long.
3609  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3610  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3611  *              utilised. Lock must initially be held.
3612  *
3613  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3614  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3615  * the arguments here are identical.
3616  *
3617  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3618  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3619  *
3620  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3621  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3622  */
3623 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3624                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3625                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3626                            int *locked)
3627 {
3628         int local_locked = 1;
3629
3630         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
3631                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3632                 return 0;
3633         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
3634                                      locked ? locked : &local_locked,
3635                                      gup_flags);
3636 }
3637 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3638
3639 /**
3640  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3641  *
3642  * @start:      starting user address
3643  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3644  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3645  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3646  *              Should be at least nr_pages long.
3647  *
3648  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3649  * FOLL_PIN is set.
3650  *
3651  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3652  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3653  *
3654  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3655  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3656  */
3657 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3658                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3659 {
3660         int locked = 1;
3661
3662         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3663                 return 0;
3664         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3665                                      pages, &locked, gup_flags);
3666 }
3667 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3668
3669 /*
3670  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3671  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3672  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3673  *
3674  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3675  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3676  */
3677 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3678                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3679 {
3680         int locked = 0;
3681
3682         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3683                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3684                 return 0;
3685
3686         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
3687                                      &locked, gup_flags);
3688 }
3689 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
This page took 0.244251 seconds and 4 git commands to generate.