]> Git Repo - linux.git/blob - mm/gup.c
mm/readahead: Add large folio readahead
[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
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 /*
33  * Return the folio with ref appropriately incremented,
34  * or NULL if that failed.
35  */
36 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
37 {
38         struct folio *folio;
39
40 retry:
41         folio = page_folio(page);
42         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
43                 return NULL;
44         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
45                 return NULL;
46
47         /*
48          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
49          * could be that between calling page_folio() and the refcount
50          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
51          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
52          * we were given anymore.
53          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
54          * belongs to this folio.
55          */
56         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
57                 folio_put_refs(folio, refs);
58                 goto retry;
59         }
60
61         return folio;
62 }
63
64 /**
65  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
66  * @page:  pointer to page to be grabbed
67  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
68  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
69  *
70  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
71  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
72  *
73  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
74  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
75  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
76  *
77  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
78  *
79  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
80  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
81  *
82  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
83  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
84  *
85  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
86  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
87  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
88  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
89  */
90 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
91 {
92         if (flags & FOLL_GET)
93                 return try_get_folio(page, refs);
94         else if (flags & FOLL_PIN) {
95                 struct folio *folio;
96
97                 /*
98                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
99                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
100                  * path.
101                  */
102                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
103                              !is_pinnable_page(page)))
104                         return NULL;
105
106                 /*
107                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
108                  * point, the result won't be stable.
109                  */
110                 folio = try_get_folio(page, refs);
111                 if (!folio)
112                         return NULL;
113
114                 /*
115                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
116                  *
117                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
118                  * refcount field at least once, so that the folio really
119                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
120                  * try_get_folio() is left intact.
121                  */
122                 if (folio_test_large(folio))
123                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
124                 else
125                         folio_ref_add(folio,
126                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
127                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
128
129                 return folio;
130         }
131
132         WARN_ON_ONCE(1);
133         return NULL;
134 }
135
136 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
137 {
138         if (flags & FOLL_PIN) {
139                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
140                 if (folio_test_large(folio))
141                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
142                 else
143                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
144         }
145
146         folio_put_refs(folio, refs);
147 }
148
149 /**
150  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
151  * @page:    pointer to page to be grabbed
152  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
153  *
154  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
155  *
156  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
157  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
158  *
159  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
160  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
161  * "refs=1".
162  *
163  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
164  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
165  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
166  */
167 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
168 {
169         struct folio *folio = page_folio(page);
170
171         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
172         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
173                 return false;
174
175         if (flags & FOLL_GET)
176                 folio_ref_inc(folio);
177         else if (flags & FOLL_PIN) {
178                 /*
179                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
180                  * increment the normal page refcount field at least once,
181                  * so that the page really is pinned.
182                  */
183                 if (folio_test_large(folio)) {
184                         folio_ref_add(folio, 1);
185                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
186                 } else {
187                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
188                 }
189
190                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
191         }
192
193         return true;
194 }
195
196 /**
197  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
198  * @page:            pointer to page to be released
199  *
200  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
201  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
202  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
203  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
204  */
205 void unpin_user_page(struct page *page)
206 {
207         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
208 }
209 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
210
211 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
212                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
213 {
214         struct page *next = nth_page(start, i);
215         struct folio *folio = page_folio(next);
216         unsigned int nr = 1;
217
218         if (folio_test_large(folio))
219                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
220                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
221
222         *ntails = nr;
223         return folio;
224 }
225
226 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
227                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
228 {
229         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
230         unsigned int nr;
231
232         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
233                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
234                         break;
235         }
236
237         *ntails = nr - i;
238         return folio;
239 }
240
241 /**
242  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
243  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
244  * @npages: number of pages in the @pages array.
245  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
246  *
247  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
248  * variants called on that page.
249  *
250  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
251  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
252  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
253  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
254  *
255  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
256  *
257  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
258  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
259  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
260  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
261  *
262  */
263 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
264                                  bool make_dirty)
265 {
266         unsigned long i;
267         struct folio *folio;
268         unsigned int nr;
269
270         if (!make_dirty) {
271                 unpin_user_pages(pages, npages);
272                 return;
273         }
274
275         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
276                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
277                 /*
278                  * Checking PageDirty at this point may race with
279                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
280                  * cases:
281                  *
282                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
283                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
284                  * because clear_page_dirty_for_io() called
285                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
286                  * However, now the page is going to get written back,
287                  * which meets the original intention of setting it
288                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
289                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
290                  * back.
291                  *
292                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
293                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
294                  * written back, so it gets written back again in the
295                  * next writeback cycle. This is harmless.
296                  */
297                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
298                         folio_lock(folio);
299                         folio_mark_dirty(folio);
300                         folio_unlock(folio);
301                 }
302                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
303         }
304 }
305 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
306
307 /**
308  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
309  * gup-pinned page range
310  *
311  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
312  * @npages: number of consecutive pages to release.
313  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
314  *
315  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
316  * pin_user_pages() variants called on that page.
317  *
318  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
319  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
320  * page range was previously listed as clean.
321  *
322  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
323  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
324  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
325  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
326  *
327  */
328 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
329                                       bool make_dirty)
330 {
331         unsigned long i;
332         struct folio *folio;
333         unsigned int nr;
334
335         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
336                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
337                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
338                         folio_lock(folio);
339                         folio_mark_dirty(folio);
340                         folio_unlock(folio);
341                 }
342                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
343         }
344 }
345 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
346
347 /**
348  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
349  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
350  * @npages: number of pages in the @pages array.
351  *
352  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
353  *
354  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
355  */
356 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
357 {
358         unsigned long i;
359         struct folio *folio;
360         unsigned int nr;
361
362         /*
363          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
364          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
365          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
366          */
367         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
368                 return;
369
370         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
371                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
372                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
373         }
374 }
375 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
376
377 /*
378  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
379  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
380  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
381  */
382 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
383 {
384         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
385                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
386 }
387
388 #ifdef CONFIG_MMU
389 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
390                 unsigned int flags)
391 {
392         /*
393          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
394          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
395          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
396          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
397          * But we can only make this optimization where a hole would surely
398          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
399          */
400         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
401                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
402                 return ERR_PTR(-EFAULT);
403         return NULL;
404 }
405
406 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
407                 pte_t *pte, unsigned int flags)
408 {
409         /* No page to get reference */
410         if (flags & FOLL_GET)
411                 return -EFAULT;
412
413         if (flags & FOLL_TOUCH) {
414                 pte_t entry = *pte;
415
416                 if (flags & FOLL_WRITE)
417                         entry = pte_mkdirty(entry);
418                 entry = pte_mkyoung(entry);
419
420                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
421                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
422                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
423                 }
424         }
425
426         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
427         return -EEXIST;
428 }
429
430 /*
431  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
432  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
433  */
434 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
435 {
436         return pte_write(pte) ||
437                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
438 }
439
440 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
441                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
442                 struct dev_pagemap **pgmap)
443 {
444         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
445         struct page *page;
446         spinlock_t *ptl;
447         pte_t *ptep, pte;
448         int ret;
449
450         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
451         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
452                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
453                 return ERR_PTR(-EINVAL);
454 retry:
455         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
456                 return no_page_table(vma, flags);
457
458         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
459         pte = *ptep;
460         if (!pte_present(pte)) {
461                 swp_entry_t entry;
462                 /*
463                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
464                  * even while it is being migrated, so for that case we
465                  * need migration_entry_wait().
466                  */
467                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
468                         goto no_page;
469                 if (pte_none(pte))
470                         goto no_page;
471                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
472                 if (!is_migration_entry(entry))
473                         goto no_page;
474                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
475                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
476                 goto retry;
477         }
478         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
479                 goto no_page;
480         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
481                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
482                 return NULL;
483         }
484
485         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
486         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
487                 /*
488                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
489                  * case since they are only valid while holding the pgmap
490                  * reference.
491                  */
492                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
493                 if (*pgmap)
494                         page = pte_page(pte);
495                 else
496                         goto no_page;
497         } else if (unlikely(!page)) {
498                 if (flags & FOLL_DUMP) {
499                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
500                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
501                         goto out;
502                 }
503
504                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
505                         page = pte_page(pte);
506                 } else {
507                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
508                         page = ERR_PTR(ret);
509                         goto out;
510                 }
511         }
512
513         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
514         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
515                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
516                 goto out;
517         }
518         /*
519          * We need to make the page accessible if and only if we are going
520          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
521          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
522          */
523         if (flags & FOLL_PIN) {
524                 ret = arch_make_page_accessible(page);
525                 if (ret) {
526                         unpin_user_page(page);
527                         page = ERR_PTR(ret);
528                         goto out;
529                 }
530         }
531         if (flags & FOLL_TOUCH) {
532                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
533                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
534                         set_page_dirty(page);
535                 /*
536                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
537                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
538                  * mark_page_accessed().
539                  */
540                 mark_page_accessed(page);
541         }
542 out:
543         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
544         return page;
545 no_page:
546         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
547         if (!pte_none(pte))
548                 return NULL;
549         return no_page_table(vma, flags);
550 }
551
552 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
553                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
554                                     unsigned int flags,
555                                     struct follow_page_context *ctx)
556 {
557         pmd_t *pmd, pmdval;
558         spinlock_t *ptl;
559         struct page *page;
560         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
561
562         pmd = pmd_offset(pudp, address);
563         /*
564          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
565          * on the stack so that it will stop changing under the code.
566          */
567         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
568         if (pmd_none(pmdval))
569                 return no_page_table(vma, flags);
570         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
571                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
572                 if (page)
573                         return page;
574                 return no_page_table(vma, flags);
575         }
576         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
577                 page = follow_huge_pd(vma, address,
578                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
579                                       PMD_SHIFT);
580                 if (page)
581                         return page;
582                 return no_page_table(vma, flags);
583         }
584 retry:
585         if (!pmd_present(pmdval)) {
586                 /*
587                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
588                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
589                  */
590                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
591                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
592
593                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
594                         return no_page_table(vma, flags);
595
596                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
597                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
598                 /*
599                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
600                  * mmap_lock is held in read mode
601                  */
602                 if (pmd_none(pmdval))
603                         return no_page_table(vma, flags);
604                 goto retry;
605         }
606         if (pmd_devmap(pmdval)) {
607                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
608                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
609                 spin_unlock(ptl);
610                 if (page)
611                         return page;
612         }
613         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
614                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
615
616         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
617                 return no_page_table(vma, flags);
618
619 retry_locked:
620         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
621         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
622                 spin_unlock(ptl);
623                 return no_page_table(vma, flags);
624         }
625         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
626                 spin_unlock(ptl);
627                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
628                         return no_page_table(vma, flags);
629                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
630                 goto retry_locked;
631         }
632         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
633                 spin_unlock(ptl);
634                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
635         }
636         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
637                 int ret;
638                 page = pmd_page(*pmd);
639                 if (is_huge_zero_page(page)) {
640                         spin_unlock(ptl);
641                         ret = 0;
642                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
643                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
644                                 ret = -EBUSY;
645                 } else {
646                         spin_unlock(ptl);
647                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
648                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
649                 }
650
651                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
652                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
653         }
654         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
655         spin_unlock(ptl);
656         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
657         return page;
658 }
659
660 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
661                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
662                                     unsigned int flags,
663                                     struct follow_page_context *ctx)
664 {
665         pud_t *pud;
666         spinlock_t *ptl;
667         struct page *page;
668         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
669
670         pud = pud_offset(p4dp, address);
671         if (pud_none(*pud))
672                 return no_page_table(vma, flags);
673         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
674                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
675                 if (page)
676                         return page;
677                 return no_page_table(vma, flags);
678         }
679         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
680                 page = follow_huge_pd(vma, address,
681                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
682                                       PUD_SHIFT);
683                 if (page)
684                         return page;
685                 return no_page_table(vma, flags);
686         }
687         if (pud_devmap(*pud)) {
688                 ptl = pud_lock(mm, pud);
689                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
690                 spin_unlock(ptl);
691                 if (page)
692                         return page;
693         }
694         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
695                 return no_page_table(vma, flags);
696
697         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
698 }
699
700 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
701                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
702                                     unsigned int flags,
703                                     struct follow_page_context *ctx)
704 {
705         p4d_t *p4d;
706         struct page *page;
707
708         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
709         if (p4d_none(*p4d))
710                 return no_page_table(vma, flags);
711         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
712         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
713                 return no_page_table(vma, flags);
714
715         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
716                 page = follow_huge_pd(vma, address,
717                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
718                                       P4D_SHIFT);
719                 if (page)
720                         return page;
721                 return no_page_table(vma, flags);
722         }
723         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
724 }
725
726 /**
727  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
728  * @vma: vm_area_struct mapping @address
729  * @address: virtual address to look up
730  * @flags: flags modifying lookup behaviour
731  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
732  *       pointer to output page_mask
733  *
734  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
735  *
736  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
737  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
738  *
739  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
740  *
741  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
742  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
743  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
744  */
745 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
746                               unsigned long address, unsigned int flags,
747                               struct follow_page_context *ctx)
748 {
749         pgd_t *pgd;
750         struct page *page;
751         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
752
753         ctx->page_mask = 0;
754
755         /* make this handle hugepd */
756         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
757         if (!IS_ERR(page)) {
758                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
759                 return page;
760         }
761
762         pgd = pgd_offset(mm, address);
763
764         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
765                 return no_page_table(vma, flags);
766
767         if (pgd_huge(*pgd)) {
768                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
769                 if (page)
770                         return page;
771                 return no_page_table(vma, flags);
772         }
773         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
774                 page = follow_huge_pd(vma, address,
775                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
776                                       PGDIR_SHIFT);
777                 if (page)
778                         return page;
779                 return no_page_table(vma, flags);
780         }
781
782         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
783 }
784
785 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
786                          unsigned int foll_flags)
787 {
788         struct follow_page_context ctx = { NULL };
789         struct page *page;
790
791         if (vma_is_secretmem(vma))
792                 return NULL;
793
794         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
795         if (ctx.pgmap)
796                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
797         return page;
798 }
799
800 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
801                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
802                 struct page **page)
803 {
804         pgd_t *pgd;
805         p4d_t *p4d;
806         pud_t *pud;
807         pmd_t *pmd;
808         pte_t *pte;
809         int ret = -EFAULT;
810
811         /* user gate pages are read-only */
812         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
813                 return -EFAULT;
814         if (address > TASK_SIZE)
815                 pgd = pgd_offset_k(address);
816         else
817                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
818         if (pgd_none(*pgd))
819                 return -EFAULT;
820         p4d = p4d_offset(pgd, address);
821         if (p4d_none(*p4d))
822                 return -EFAULT;
823         pud = pud_offset(p4d, address);
824         if (pud_none(*pud))
825                 return -EFAULT;
826         pmd = pmd_offset(pud, address);
827         if (!pmd_present(*pmd))
828                 return -EFAULT;
829         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
830         pte = pte_offset_map(pmd, address);
831         if (pte_none(*pte))
832                 goto unmap;
833         *vma = get_gate_vma(mm);
834         if (!page)
835                 goto out;
836         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
837         if (!*page) {
838                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
839                         goto unmap;
840                 *page = pte_page(*pte);
841         }
842         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
843                 ret = -ENOMEM;
844                 goto unmap;
845         }
846 out:
847         ret = 0;
848 unmap:
849         pte_unmap(pte);
850         return ret;
851 }
852
853 /*
854  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
855  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
856  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
857  */
858 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
859                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *locked)
860 {
861         unsigned int fault_flags = 0;
862         vm_fault_t ret;
863
864         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
865                 return -EFAULT;
866         if (*flags & FOLL_WRITE)
867                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
868         if (*flags & FOLL_REMOTE)
869                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
870         if (locked)
871                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
872         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
873                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
874         if (*flags & FOLL_TRIED) {
875                 /*
876                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
877                  * can co-exist
878                  */
879                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
880         }
881
882         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
883         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
884                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
885
886                 if (err)
887                         return err;
888                 BUG();
889         }
890
891         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
892                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
893                         *locked = 0;
894                 return -EBUSY;
895         }
896
897         /*
898          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
899          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
900          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
901          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
902          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
903          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
904          * reCOWed by userspace write).
905          */
906         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
907                 *flags |= FOLL_COW;
908         return 0;
909 }
910
911 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
912 {
913         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
914         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
915         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
916
917         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
918                 return -EFAULT;
919
920         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
921                 return -EFAULT;
922
923         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
924                 return -EOPNOTSUPP;
925
926         if (vma_is_secretmem(vma))
927                 return -EFAULT;
928
929         if (write) {
930                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
931                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
932                                 return -EFAULT;
933                         /*
934                          * We used to let the write,force case do COW in a
935                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
936                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
937                          * executable, without corrupting the file (yet only
938                          * when that file had been opened for writing!).
939                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
940                          * just reject it.
941                          */
942                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
943                                 return -EFAULT;
944                 }
945         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
946                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
947                         return -EFAULT;
948                 /*
949                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
950                  * have VM_MAYREAD set?
951                  */
952                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
953                         return -EFAULT;
954         }
955         /*
956          * gups are always data accesses, not instruction
957          * fetches, so execute=false here
958          */
959         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
960                 return -EFAULT;
961         return 0;
962 }
963
964 /**
965  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
966  * @mm:         mm_struct of target mm
967  * @start:      starting user address
968  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
969  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
970  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
971  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
972  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
973  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
974  *              Or NULL if the caller does not require them.
975  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
976  *
977  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
978  * number requested), or an error. Details about the return value:
979  *
980  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
981  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
982  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
983  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
984  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
985  *
986  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
987  *
988  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
989  *
990  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
991  *
992  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
993  * each struct page that each user address corresponds to at a given
994  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
995  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
996  *
997  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
998  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
999  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1000  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1001  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1002  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1003  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1004  * locks can't be held over the syscall boundary.
1005  *
1006  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1007  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1008  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1009  * before put_page is called.
1010  *
1011  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1012  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1013  * have FOLL_NOWAIT.
1014  *
1015  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1016  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1017  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1018  * reading or writing and will not be released.
1019  *
1020  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1021  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1022  * you need some special @gup_flags.
1023  */
1024 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1025                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1026                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1027                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1028 {
1029         long ret = 0, i = 0;
1030         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1031         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1032
1033         if (!nr_pages)
1034                 return 0;
1035
1036         start = untagged_addr(start);
1037
1038         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1039
1040         /*
1041          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1042          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1043          * using the address space
1044          */
1045         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1046                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1047
1048         do {
1049                 struct page *page;
1050                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1051                 unsigned int page_increm;
1052
1053                 /* first iteration or cross vma bound */
1054                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1055                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1056                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1057                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1058                                                 gup_flags, &vma,
1059                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1060                                 if (ret)
1061                                         goto out;
1062                                 ctx.page_mask = 0;
1063                                 goto next_page;
1064                         }
1065
1066                         if (!vma) {
1067                                 ret = -EFAULT;
1068                                 goto out;
1069                         }
1070                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1071                         if (ret)
1072                                 goto out;
1073
1074                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1075                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1076                                                 &start, &nr_pages, i,
1077                                                 gup_flags, locked);
1078                                 if (locked && *locked == 0) {
1079                                         /*
1080                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1081                                          * and we've lost mmap_lock.
1082                                          * We must stop here.
1083                                          */
1084                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1085                                         goto out;
1086                                 }
1087                                 continue;
1088                         }
1089                 }
1090 retry:
1091                 /*
1092                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1093                  * potentially allocating memory.
1094                  */
1095                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1096                         ret = -EINTR;
1097                         goto out;
1098                 }
1099                 cond_resched();
1100
1101                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1102                 if (!page) {
1103                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags, locked);
1104                         switch (ret) {
1105                         case 0:
1106                                 goto retry;
1107                         case -EBUSY:
1108                                 ret = 0;
1109                                 fallthrough;
1110                         case -EFAULT:
1111                         case -ENOMEM:
1112                         case -EHWPOISON:
1113                                 goto out;
1114                         }
1115                         BUG();
1116                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1117                         /*
1118                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1119                          * struct page.
1120                          */
1121                         goto next_page;
1122                 } else if (IS_ERR(page)) {
1123                         ret = PTR_ERR(page);
1124                         goto out;
1125                 }
1126                 if (pages) {
1127                         pages[i] = page;
1128                         flush_anon_page(vma, page, start);
1129                         flush_dcache_page(page);
1130                         ctx.page_mask = 0;
1131                 }
1132 next_page:
1133                 if (vmas) {
1134                         vmas[i] = vma;
1135                         ctx.page_mask = 0;
1136                 }
1137                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1138                 if (page_increm > nr_pages)
1139                         page_increm = nr_pages;
1140                 i += page_increm;
1141                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1142                 nr_pages -= page_increm;
1143         } while (nr_pages);
1144 out:
1145         if (ctx.pgmap)
1146                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1147         return i ? i : ret;
1148 }
1149
1150 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1151                               unsigned int fault_flags)
1152 {
1153         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1154         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1155         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1156
1157         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1158                 return false;
1159
1160         /*
1161          * The architecture might have a hardware protection
1162          * mechanism other than read/write that can deny access.
1163          *
1164          * gup always represents data access, not instruction
1165          * fetches, so execute=false here:
1166          */
1167         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1168                 return false;
1169
1170         return true;
1171 }
1172
1173 /**
1174  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1175  * @mm:         mm_struct of target mm
1176  * @address:    user address
1177  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1178  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1179  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1180  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1181  *
1182  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1183  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1184  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1185  * trying again.
1186  *
1187  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1188  *
1189  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1190  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1191  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1192  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1193  *
1194  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1195  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1196  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1197  * succeed.
1198  *
1199  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1200  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1201  */
1202 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1203                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1204                      bool *unlocked)
1205 {
1206         struct vm_area_struct *vma;
1207         vm_fault_t ret;
1208
1209         address = untagged_addr(address);
1210
1211         if (unlocked)
1212                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1213
1214 retry:
1215         vma = find_extend_vma(mm, address);
1216         if (!vma || address < vma->vm_start)
1217                 return -EFAULT;
1218
1219         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1220                 return -EFAULT;
1221
1222         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1223             fatal_signal_pending(current))
1224                 return -EINTR;
1225
1226         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1227         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1228                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1229
1230                 if (err)
1231                         return err;
1232                 BUG();
1233         }
1234
1235         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1236                 mmap_read_lock(mm);
1237                 *unlocked = true;
1238                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1239                 goto retry;
1240         }
1241
1242         return 0;
1243 }
1244 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1245
1246 /*
1247  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1248  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1249  */
1250 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1251                                                 unsigned long start,
1252                                                 unsigned long nr_pages,
1253                                                 struct page **pages,
1254                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1255                                                 int *locked,
1256                                                 unsigned int flags)
1257 {
1258         long ret, pages_done;
1259         bool lock_dropped;
1260
1261         if (locked) {
1262                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1263                 BUG_ON(vmas);
1264                 /* check caller initialized locked */
1265                 BUG_ON(*locked != 1);
1266         }
1267
1268         if (flags & FOLL_PIN)
1269                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1270
1271         /*
1272          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1273          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1274          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1275          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1276          *
1277          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1278          * that here, as any failures will be obvious enough.
1279          */
1280         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1281                 flags |= FOLL_GET;
1282
1283         pages_done = 0;
1284         lock_dropped = false;
1285         for (;;) {
1286                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1287                                        vmas, locked);
1288                 if (!locked)
1289                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1290                         return ret;
1291
1292                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1293                 if (!*locked) {
1294                         BUG_ON(ret < 0);
1295                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1296                 }
1297
1298                 if (ret > 0) {
1299                         nr_pages -= ret;
1300                         pages_done += ret;
1301                         if (!nr_pages)
1302                                 break;
1303                 }
1304                 if (*locked) {
1305                         /*
1306                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1307                          * FOLL_NOWAIT.
1308                          */
1309                         if (!pages_done)
1310                                 pages_done = ret;
1311                         break;
1312                 }
1313                 /*
1314                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1315                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1316                  */
1317                 if (likely(pages))
1318                         pages += ret;
1319                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1320                 lock_dropped = true;
1321
1322 retry:
1323                 /*
1324                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1325                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1326                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1327                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1328                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1329                  */
1330
1331                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1332                         if (!pages_done)
1333                                 pages_done = -EINTR;
1334                         break;
1335                 }
1336
1337                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1338                 if (ret) {
1339                         BUG_ON(ret > 0);
1340                         if (!pages_done)
1341                                 pages_done = ret;
1342                         break;
1343                 }
1344
1345                 *locked = 1;
1346                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1347                                        pages, NULL, locked);
1348                 if (!*locked) {
1349                         /* Continue to retry until we succeeded */
1350                         BUG_ON(ret != 0);
1351                         goto retry;
1352                 }
1353                 if (ret != 1) {
1354                         BUG_ON(ret > 1);
1355                         if (!pages_done)
1356                                 pages_done = ret;
1357                         break;
1358                 }
1359                 nr_pages--;
1360                 pages_done++;
1361                 if (!nr_pages)
1362                         break;
1363                 if (likely(pages))
1364                         pages++;
1365                 start += PAGE_SIZE;
1366         }
1367         if (lock_dropped && *locked) {
1368                 /*
1369                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1370                  * and so the critical section protected by it was lost.
1371                  */
1372                 mmap_read_unlock(mm);
1373                 *locked = 0;
1374         }
1375         return pages_done;
1376 }
1377
1378 /**
1379  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1380  * @vma:   target vma
1381  * @start: start address
1382  * @end:   end address
1383  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1384  *
1385  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1386  *
1387  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1388  * code on error.
1389  *
1390  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1391  *
1392  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1393  * be unperturbed.
1394  *
1395  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1396  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1397  */
1398 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1399                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1400 {
1401         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1402         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1403         int gup_flags;
1404
1405         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1406         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1407         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1408         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1409         mmap_assert_locked(mm);
1410
1411         /*
1412          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1413          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1414          */
1415         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1416                 return nr_pages;
1417
1418         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1419         /*
1420          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1421          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1422          * and we would not want to dirty them for nothing.
1423          */
1424         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1425                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1426
1427         /*
1428          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1429          * other than PROT_NONE.
1430          */
1431         if (vma_is_accessible(vma))
1432                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1433
1434         /*
1435          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1436          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1437          */
1438         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1439                                 NULL, NULL, locked);
1440 }
1441
1442 /*
1443  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1444  *                            given VMA range readable/writable
1445  *
1446  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1447  *
1448  * @vma: target vma
1449  * @start: start address
1450  * @end: end address
1451  * @write: whether to prefault readable or writable
1452  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1453  *
1454  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1455  * code on error (see __get_user_pages()).
1456  *
1457  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1458  * covered by the VMA.
1459  *
1460  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1461  *
1462  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1463  * it's released, *@locked will be set to 0.
1464  */
1465 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1466                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1467 {
1468         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1469         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1470         int gup_flags;
1471
1472         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1473         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1474         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1475         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1476         mmap_assert_locked(mm);
1477
1478         /*
1479          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1480          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1481          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1482          *             in the page table.
1483          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1484          *                a poisoned page.
1485          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1486          */
1487         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1488         if (write)
1489                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1490
1491         /*
1492          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1493          * problems or incompatible mappings.
1494          */
1495         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1496                 return -EINVAL;
1497
1498         return __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1499                                 NULL, NULL, locked);
1500 }
1501
1502 /*
1503  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1504  *
1505  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1506  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1507  * mmap_lock must not be held.
1508  */
1509 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1510 {
1511         struct mm_struct *mm = current->mm;
1512         unsigned long end, nstart, nend;
1513         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1514         int locked = 0;
1515         long ret = 0;
1516
1517         end = start + len;
1518
1519         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1520                 /*
1521                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1522                  * Find first corresponding VMA.
1523                  */
1524                 if (!locked) {
1525                         locked = 1;
1526                         mmap_read_lock(mm);
1527                         vma = find_vma(mm, nstart);
1528                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1529                         vma = vma->vm_next;
1530                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1531                         break;
1532                 /*
1533                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1534                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1535                  */
1536                 nend = min(end, vma->vm_end);
1537                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1538                         continue;
1539                 if (nstart < vma->vm_start)
1540                         nstart = vma->vm_start;
1541                 /*
1542                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1543                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1544                  * if the vma was already munlocked.
1545                  */
1546                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1547                 if (ret < 0) {
1548                         if (ignore_errors) {
1549                                 ret = 0;
1550                                 continue;       /* continue at next VMA */
1551                         }
1552                         break;
1553                 }
1554                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1555                 ret = 0;
1556         }
1557         if (locked)
1558                 mmap_read_unlock(mm);
1559         return ret;     /* 0 or negative error code */
1560 }
1561 #else /* CONFIG_MMU */
1562 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1563                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1564                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1565                 unsigned int foll_flags)
1566 {
1567         struct vm_area_struct *vma;
1568         unsigned long vm_flags;
1569         long i;
1570
1571         /* calculate required read or write permissions.
1572          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1573          */
1574         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1575                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1576         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1577                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1578
1579         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1580                 vma = find_vma(mm, start);
1581                 if (!vma)
1582                         goto finish_or_fault;
1583
1584                 /* protect what we can, including chardevs */
1585                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1586                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1587                         goto finish_or_fault;
1588
1589                 if (pages) {
1590                         pages[i] = virt_to_page(start);
1591                         if (pages[i])
1592                                 get_page(pages[i]);
1593                 }
1594                 if (vmas)
1595                         vmas[i] = vma;
1596                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1597         }
1598
1599         return i;
1600
1601 finish_or_fault:
1602         return i ? : -EFAULT;
1603 }
1604 #endif /* !CONFIG_MMU */
1605
1606 /**
1607  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1608  * @uaddr: start of address range
1609  * @size: size of address range
1610  *
1611  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1612  * copy_from_user()).
1613  */
1614 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1615 {
1616         char __user *start = uaddr, *end;
1617
1618         if (unlikely(size == 0))
1619                 return 0;
1620         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1621                 return size;
1622         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1623                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1624                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1625         }
1626         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1627         if (unlikely(end < start))
1628                 end = NULL;
1629         while (uaddr != end) {
1630                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1631                 uaddr += PAGE_SIZE;
1632         }
1633
1634 out:
1635         user_write_access_end();
1636         if (size > uaddr - start)
1637                 return size - (uaddr - start);
1638         return 0;
1639 }
1640 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1641
1642 /*
1643  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1644  * @uaddr: start of address range
1645  * @size: length of address range
1646  *
1647  * Faults in an address range using get_user_pages, i.e., without triggering
1648  * hardware page faults.  This is primarily useful when we already know that
1649  * some or all of the pages in the address range aren't in memory.
1650  *
1651  * Other than fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1652  *
1653  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1654  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1655  * time.
1656  *
1657  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1658  * copy_from_user().
1659  */
1660 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1661 {
1662         unsigned long start = (unsigned long)untagged_addr(uaddr);
1663         unsigned long end, nstart, nend;
1664         struct mm_struct *mm = current->mm;
1665         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1666         int locked = 0;
1667
1668         nstart = start & PAGE_MASK;
1669         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1670         if (end < nstart)
1671                 end = 0;
1672         for (; nstart != end; nstart = nend) {
1673                 unsigned long nr_pages;
1674                 long ret;
1675
1676                 if (!locked) {
1677                         locked = 1;
1678                         mmap_read_lock(mm);
1679                         vma = find_vma(mm, nstart);
1680                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1681                         vma = vma->vm_next;
1682                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1683                         break;
1684                 nend = end ? min(end, vma->vm_end) : vma->vm_end;
1685                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1686                         continue;
1687                 if (nstart < vma->vm_start)
1688                         nstart = vma->vm_start;
1689                 nr_pages = (nend - nstart) / PAGE_SIZE;
1690                 ret = __get_user_pages_locked(mm, nstart, nr_pages,
1691                                               NULL, NULL, &locked,
1692                                               FOLL_TOUCH | FOLL_WRITE);
1693                 if (ret <= 0)
1694                         break;
1695                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1696         }
1697         if (locked)
1698                 mmap_read_unlock(mm);
1699         if (nstart == end)
1700                 return 0;
1701         return size - min_t(size_t, nstart - start, size);
1702 }
1703 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1704
1705 /**
1706  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1707  * @uaddr: start of user address range
1708  * @size: size of user address range
1709  *
1710  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1711  * copy_from_user()).
1712  */
1713 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1714 {
1715         const char __user *start = uaddr, *end;
1716         volatile char c;
1717
1718         if (unlikely(size == 0))
1719                 return 0;
1720         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1721                 return size;
1722         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1723                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1724                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1725         }
1726         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1727         if (unlikely(end < start))
1728                 end = NULL;
1729         while (uaddr != end) {
1730                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1731                 uaddr += PAGE_SIZE;
1732         }
1733
1734 out:
1735         user_read_access_end();
1736         (void)c;
1737         if (size > uaddr - start)
1738                 return size - (uaddr - start);
1739         return 0;
1740 }
1741 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1742
1743 /**
1744  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1745  * @addr: user address
1746  *
1747  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1748  * to be freed afterwards by put_page().
1749  *
1750  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1751  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1752  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1753  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1754  *
1755  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1756  */
1757 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1758 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1759 {
1760         struct mm_struct *mm = current->mm;
1761         struct page *page;
1762         int locked = 1;
1763         int ret;
1764
1765         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1766                 return NULL;
1767         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1768                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1769         if (locked)
1770                 mmap_read_unlock(mm);
1771         return (ret == 1) ? page : NULL;
1772 }
1773 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1774
1775 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1776 /*
1777  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1778  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1779  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1780  * Return negative error if migration fails.
1781  */
1782 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1783                                             struct page **pages,
1784                                             unsigned int gup_flags)
1785 {
1786         unsigned long isolation_error_count = 0, i;
1787         struct folio *prev_folio = NULL;
1788         LIST_HEAD(movable_page_list);
1789         bool drain_allow = true;
1790         int ret = 0;
1791
1792         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1793                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1794
1795                 if (folio == prev_folio)
1796                         continue;
1797                 prev_folio = folio;
1798
1799                 if (folio_is_pinnable(folio))
1800                         continue;
1801
1802                 /*
1803                  * Try to move out any movable page before pinning the range.
1804                  */
1805                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1806                         if (!isolate_huge_page(&folio->page,
1807                                                 &movable_page_list))
1808                                 isolation_error_count++;
1809                         continue;
1810                 }
1811
1812                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1813                         lru_add_drain_all();
1814                         drain_allow = false;
1815                 }
1816
1817                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1818                         isolation_error_count++;
1819                         continue;
1820                 }
1821                 list_add_tail(&folio->lru, &movable_page_list);
1822                 node_stat_mod_folio(folio,
1823                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1824                                     folio_nr_pages(folio));
1825         }
1826
1827         if (!list_empty(&movable_page_list) || isolation_error_count)
1828                 goto unpin_pages;
1829
1830         /*
1831          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1832          * in the correct zone.
1833          */
1834         return nr_pages;
1835
1836 unpin_pages:
1837         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1838                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1839         } else {
1840                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1841                         put_page(pages[i]);
1842         }
1843
1844         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1845                 struct migration_target_control mtc = {
1846                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1847                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1848                 };
1849
1850                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1851                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1852                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1853                 if (ret > 0) /* number of pages not migrated */
1854                         ret = -ENOMEM;
1855         }
1856
1857         if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1858                 putback_movable_pages(&movable_page_list);
1859         return ret;
1860 }
1861 #else
1862 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1863                                             struct page **pages,
1864                                             unsigned int gup_flags)
1865 {
1866         return nr_pages;
1867 }
1868 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1869
1870 /*
1871  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1872  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1873  */
1874 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1875                                   unsigned long start,
1876                                   unsigned long nr_pages,
1877                                   struct page **pages,
1878                                   struct vm_area_struct **vmas,
1879                                   unsigned int gup_flags)
1880 {
1881         unsigned int flags;
1882         long rc;
1883
1884         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1885                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1886                                                NULL, gup_flags);
1887         flags = memalloc_pin_save();
1888         do {
1889                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1890                                              NULL, gup_flags);
1891                 if (rc <= 0)
1892                         break;
1893                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1894         } while (!rc);
1895         memalloc_pin_restore(flags);
1896
1897         return rc;
1898 }
1899
1900 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1901 {
1902         /*
1903          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1904          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1905          */
1906         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1907                 return false;
1908         /*
1909          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1910          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1911          * FOLL_PIN.
1912          */
1913         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1914                 return false;
1915
1916         return true;
1917 }
1918
1919 #ifdef CONFIG_MMU
1920 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1921                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1922                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1923                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1924 {
1925         /*
1926          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1927          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1928          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1929          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1930          * allow what we can.
1931          */
1932         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1933                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1934                         return -EINVAL;
1935                 /*
1936                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1937                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1938                  */
1939                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1940                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1941                                              FOLL_REMOTE);
1942         }
1943
1944         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1945                                        locked,
1946                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1947 }
1948
1949 /**
1950  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1951  * @mm:         mm_struct of target mm
1952  * @start:      starting user address
1953  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1954  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1955  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1956  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1957  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1958  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1959  *              Or NULL if the caller does not require them.
1960  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1961  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1962  *              utilised. Lock must initially be held.
1963  *
1964  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1965  * number requested), or an error. Details about the return value:
1966  *
1967  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1968  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1969  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1970  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1971  *
1972  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1973  *
1974  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1975  *
1976  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1977  *
1978  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1979  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1980  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1981  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1982  *
1983  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1984  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1985  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1986  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1987  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1988  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1989  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1990  * locks can't be held over the syscall boundary.
1991  *
1992  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1993  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1994  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1995  *
1996  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
1997  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
1998  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
1999  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2000  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2001  *
2002  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2003  *
2004  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2005  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2006  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2007  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2008  */
2009 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2010                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2011                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2012                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2013 {
2014         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2015                 return -EINVAL;
2016
2017         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2018                                        pages, vmas, locked);
2019 }
2020 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2021
2022 #else /* CONFIG_MMU */
2023 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2024                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2025                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2026                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2027 {
2028         return 0;
2029 }
2030
2031 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2032                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2033                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2034                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2035 {
2036         return 0;
2037 }
2038 #endif /* !CONFIG_MMU */
2039
2040 /**
2041  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2042  * @start:      starting user address
2043  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2044  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2045  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2046  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2047  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2048  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2049  *              Or NULL if the caller does not require them.
2050  *
2051  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2052  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2053  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2054  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2055  */
2056 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2057                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2058                 struct vm_area_struct **vmas)
2059 {
2060         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2061                 return -EINVAL;
2062
2063         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2064                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2065 }
2066 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2067
2068 /**
2069  * get_user_pages_locked() - variant of get_user_pages()
2070  *
2071  * @start:      starting user address
2072  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2073  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2074  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2075  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2076  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2077  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2078  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2079  *              utilised. Lock must initially be held.
2080  *
2081  * It is suitable to replace the form:
2082  *
2083  *      mmap_read_lock(mm);
2084  *      do_something()
2085  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2086  *      mmap_read_unlock(mm);
2087  *
2088  *  to:
2089  *
2090  *      int locked = 1;
2091  *      mmap_read_lock(mm);
2092  *      do_something()
2093  *      get_user_pages_locked(mm, ..., pages, &locked);
2094  *      if (locked)
2095  *          mmap_read_unlock(mm);
2096  *
2097  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
2098  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
2099  * get_user_pages_unlocked().
2100  *
2101  */
2102 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2103                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2104                            int *locked)
2105 {
2106         /*
2107          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2108          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2109          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2110          * disallow this option for now.
2111          */
2112         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2113                 return -EINVAL;
2114         /*
2115          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2116          * never directly by the caller, so enforce that:
2117          */
2118         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2119                 return -EINVAL;
2120
2121         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
2122                                        pages, NULL, locked,
2123                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
2124 }
2125 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
2126
2127 /*
2128  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2129  *
2130  *      mmap_read_lock(mm);
2131  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2132  *      mmap_read_unlock(mm);
2133  *
2134  *  with:
2135  *
2136  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2137  *
2138  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2139  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2140  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2141  */
2142 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2143                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2144 {
2145         struct mm_struct *mm = current->mm;
2146         int locked = 1;
2147         long ret;
2148
2149         /*
2150          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2151          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2152          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2153          * disallow this option for now.
2154          */
2155         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2156                 return -EINVAL;
2157
2158         mmap_read_lock(mm);
2159         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2160                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2161         if (locked)
2162                 mmap_read_unlock(mm);
2163         return ret;
2164 }
2165 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2166
2167 /*
2168  * Fast GUP
2169  *
2170  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2171  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2172  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2173  * block any THP splits.
2174  *
2175  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2176  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2177  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2178  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2179  *
2180  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2181  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2182  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2183  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2184  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2185  *
2186  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2187  * are currently made:
2188  *
2189  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2190  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2191  *
2192  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2193  *
2194  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2195  *
2196  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2197  *
2198  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2199  */
2200 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2201
2202 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2203                                             unsigned int flags,
2204                                             struct page **pages)
2205 {
2206         while ((*nr) - nr_start) {
2207                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2208
2209                 ClearPageReferenced(page);
2210                 if (flags & FOLL_PIN)
2211                         unpin_user_page(page);
2212                 else
2213                         put_page(page);
2214         }
2215 }
2216
2217 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2218 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2219                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2220 {
2221         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2222         int nr_start = *nr, ret = 0;
2223         pte_t *ptep, *ptem;
2224
2225         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2226         do {
2227                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2228                 struct page *page;
2229                 struct folio *folio;
2230
2231                 /*
2232                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2233                  * path using the pte_protnone check.
2234                  */
2235                 if (pte_protnone(pte))
2236                         goto pte_unmap;
2237
2238                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2239                         goto pte_unmap;
2240
2241                 if (pte_devmap(pte)) {
2242                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2243                                 goto pte_unmap;
2244
2245                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2246                         if (unlikely(!pgmap)) {
2247                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2248                                 goto pte_unmap;
2249                         }
2250                 } else if (pte_special(pte))
2251                         goto pte_unmap;
2252
2253                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2254                 page = pte_page(pte);
2255
2256                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2257                 if (!folio)
2258                         goto pte_unmap;
2259
2260                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2261                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2262                         goto pte_unmap;
2263                 }
2264
2265                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2266                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2267                         goto pte_unmap;
2268                 }
2269
2270                 /*
2271                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2272                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2273                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2274                  * details.
2275                  */
2276                 if (flags & FOLL_PIN) {
2277                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2278                         if (ret) {
2279                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2280                                 goto pte_unmap;
2281                         }
2282                 }
2283                 folio_set_referenced(folio);
2284                 pages[*nr] = page;
2285                 (*nr)++;
2286         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2287
2288         ret = 1;
2289
2290 pte_unmap:
2291         if (pgmap)
2292                 put_dev_pagemap(pgmap);
2293         pte_unmap(ptem);
2294         return ret;
2295 }
2296 #else
2297
2298 /*
2299  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2300  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2301  * to be special.
2302  *
2303  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2304  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2305  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2306  */
2307 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2308                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2309 {
2310         return 0;
2311 }
2312 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2313
2314 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2315 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2316                              unsigned long end, unsigned int flags,
2317                              struct page **pages, int *nr)
2318 {
2319         int nr_start = *nr;
2320         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2321
2322         do {
2323                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2324
2325                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2326                 if (unlikely(!pgmap)) {
2327                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2328                         break;
2329                 }
2330                 SetPageReferenced(page);
2331                 pages[*nr] = page;
2332                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2333                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2334                         break;
2335                 }
2336                 (*nr)++;
2337                 pfn++;
2338         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2339
2340         put_dev_pagemap(pgmap);
2341         return addr == end;
2342 }
2343
2344 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2345                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2346                                  struct page **pages, int *nr)
2347 {
2348         unsigned long fault_pfn;
2349         int nr_start = *nr;
2350
2351         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2352         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2353                 return 0;
2354
2355         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2356                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2357                 return 0;
2358         }
2359         return 1;
2360 }
2361
2362 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2363                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2364                                  struct page **pages, int *nr)
2365 {
2366         unsigned long fault_pfn;
2367         int nr_start = *nr;
2368
2369         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2370         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2371                 return 0;
2372
2373         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2374                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2375                 return 0;
2376         }
2377         return 1;
2378 }
2379 #else
2380 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2381                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2382                                  struct page **pages, int *nr)
2383 {
2384         BUILD_BUG();
2385         return 0;
2386 }
2387
2388 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2389                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2390                                  struct page **pages, int *nr)
2391 {
2392         BUILD_BUG();
2393         return 0;
2394 }
2395 #endif
2396
2397 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2398                            unsigned long end, struct page **pages)
2399 {
2400         int nr;
2401
2402         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2403                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2404
2405         return nr;
2406 }
2407
2408 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2409 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2410                                       unsigned long sz)
2411 {
2412         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2413         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2414 }
2415
2416 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2417                        unsigned long end, unsigned int flags,
2418                        struct page **pages, int *nr)
2419 {
2420         unsigned long pte_end;
2421         struct page *page;
2422         struct folio *folio;
2423         pte_t pte;
2424         int refs;
2425
2426         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2427         if (pte_end < end)
2428                 end = pte_end;
2429
2430         pte = huge_ptep_get(ptep);
2431
2432         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2433                 return 0;
2434
2435         /* hugepages are never "special" */
2436         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2437
2438         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2439         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2440
2441         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2442         if (!folio)
2443                 return 0;
2444
2445         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2446                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2447                 return 0;
2448         }
2449
2450         *nr += refs;
2451         folio_set_referenced(folio);
2452         return 1;
2453 }
2454
2455 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2456                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2457                 struct page **pages, int *nr)
2458 {
2459         pte_t *ptep;
2460         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2461         unsigned long next;
2462
2463         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2464         do {
2465                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2466                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2467                         return 0;
2468         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2469
2470         return 1;
2471 }
2472 #else
2473 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2474                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2475                 struct page **pages, int *nr)
2476 {
2477         return 0;
2478 }
2479 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2480
2481 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2482                         unsigned long end, unsigned int flags,
2483                         struct page **pages, int *nr)
2484 {
2485         struct page *page;
2486         struct folio *folio;
2487         int refs;
2488
2489         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2490                 return 0;
2491
2492         if (pmd_devmap(orig)) {
2493                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2494                         return 0;
2495                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2496                                              pages, nr);
2497         }
2498
2499         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2500         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2501
2502         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2503         if (!folio)
2504                 return 0;
2505
2506         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2507                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2508                 return 0;
2509         }
2510
2511         *nr += refs;
2512         folio_set_referenced(folio);
2513         return 1;
2514 }
2515
2516 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2517                         unsigned long end, unsigned int flags,
2518                         struct page **pages, int *nr)
2519 {
2520         struct page *page;
2521         struct folio *folio;
2522         int refs;
2523
2524         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2525                 return 0;
2526
2527         if (pud_devmap(orig)) {
2528                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2529                         return 0;
2530                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2531                                              pages, nr);
2532         }
2533
2534         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2535         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2536
2537         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2538         if (!folio)
2539                 return 0;
2540
2541         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2542                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2543                 return 0;
2544         }
2545
2546         *nr += refs;
2547         folio_set_referenced(folio);
2548         return 1;
2549 }
2550
2551 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2552                         unsigned long end, unsigned int flags,
2553                         struct page **pages, int *nr)
2554 {
2555         int refs;
2556         struct page *page;
2557         struct folio *folio;
2558
2559         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2560                 return 0;
2561
2562         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2563
2564         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2565         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2566
2567         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2568         if (!folio)
2569                 return 0;
2570
2571         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2572                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2573                 return 0;
2574         }
2575
2576         *nr += refs;
2577         folio_set_referenced(folio);
2578         return 1;
2579 }
2580
2581 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2582                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2583 {
2584         unsigned long next;
2585         pmd_t *pmdp;
2586
2587         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2588         do {
2589                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2590
2591                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2592                 if (!pmd_present(pmd))
2593                         return 0;
2594
2595                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2596                              pmd_devmap(pmd))) {
2597                         /*
2598                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2599                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2600                          * can be serialised against THP migration.
2601                          */
2602                         if (pmd_protnone(pmd))
2603                                 return 0;
2604
2605                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2606                                 pages, nr))
2607                                 return 0;
2608
2609                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2610                         /*
2611                          * architecture have different format for hugetlbfs
2612                          * pmd format and THP pmd format
2613                          */
2614                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2615                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2616                                 return 0;
2617                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2618                         return 0;
2619         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2620
2621         return 1;
2622 }
2623
2624 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2625                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2626 {
2627         unsigned long next;
2628         pud_t *pudp;
2629
2630         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2631         do {
2632                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2633
2634                 next = pud_addr_end(addr, end);
2635                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2636                         return 0;
2637                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2638                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2639                                           pages, nr))
2640                                 return 0;
2641                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2642                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2643                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2644                                 return 0;
2645                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2646                         return 0;
2647         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2648
2649         return 1;
2650 }
2651
2652 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2653                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2654 {
2655         unsigned long next;
2656         p4d_t *p4dp;
2657
2658         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2659         do {
2660                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2661
2662                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2663                 if (p4d_none(p4d))
2664                         return 0;
2665                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2666                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2667                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2668                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2669                                 return 0;
2670                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2671                         return 0;
2672         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2673
2674         return 1;
2675 }
2676
2677 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2678                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2679 {
2680         unsigned long next;
2681         pgd_t *pgdp;
2682
2683         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2684         do {
2685                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2686
2687                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2688                 if (pgd_none(pgd))
2689                         return;
2690                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2691                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2692                                           pages, nr))
2693                                 return;
2694                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2695                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2696                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2697                                 return;
2698                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2699                         return;
2700         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2701 }
2702 #else
2703 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2704                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2705 {
2706 }
2707 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2708
2709 #ifndef gup_fast_permitted
2710 /*
2711  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2712  * we need to fall back to the slow version:
2713  */
2714 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2715 {
2716         return true;
2717 }
2718 #endif
2719
2720 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2721                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2722 {
2723         int ret;
2724
2725         /*
2726          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2727          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2728          */
2729         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2730                 mmap_read_lock(current->mm);
2731                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2732                                             start, nr_pages,
2733                                             pages, NULL, gup_flags);
2734                 mmap_read_unlock(current->mm);
2735         } else {
2736                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2737                                               pages, gup_flags);
2738         }
2739
2740         return ret;
2741 }
2742
2743 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2744                                             unsigned long end,
2745                                             unsigned int gup_flags,
2746                                             struct page **pages)
2747 {
2748         unsigned long flags;
2749         int nr_pinned = 0;
2750         unsigned seq;
2751
2752         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2753             !gup_fast_permitted(start, end))
2754                 return 0;
2755
2756         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2757                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2758                 if (seq & 1)
2759                         return 0;
2760         }
2761
2762         /*
2763          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2764          * general purpose use of this routine.
2765          *
2766          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2767          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2768          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2769          *
2770          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2771          * that come from THPs splitting.
2772          */
2773         local_irq_save(flags);
2774         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2775         local_irq_restore(flags);
2776
2777         /*
2778          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2779          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2780          */
2781         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2782                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2783                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2784                         return 0;
2785                 }
2786         }
2787         return nr_pinned;
2788 }
2789
2790 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2791                                         unsigned long nr_pages,
2792                                         unsigned int gup_flags,
2793                                         struct page **pages)
2794 {
2795         unsigned long len, end;
2796         unsigned long nr_pinned;
2797         int ret;
2798
2799         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2800                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2801                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2802                 return -EINVAL;
2803
2804         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2805                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2806
2807         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2808                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2809
2810         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2811         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2812         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2813                 return 0;
2814         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2815                 return -EFAULT;
2816
2817         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2818         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2819                 return nr_pinned;
2820
2821         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2822         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2823         pages += nr_pinned;
2824         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2825                                       pages);
2826         if (ret < 0) {
2827                 /*
2828                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2829                  * returning -errno is not an option
2830                  */
2831                 if (nr_pinned)
2832                         return nr_pinned;
2833                 return ret;
2834         }
2835         return ret + nr_pinned;
2836 }
2837
2838 /**
2839  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2840  * @start:      starting user address
2841  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2842  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2843  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2844  *              Should be at least nr_pages long.
2845  *
2846  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2847  * the regular GUP.
2848  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2849  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2850  *
2851  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2852  * pages pinned.
2853  *
2854  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2855  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2856  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2857  */
2858 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2859                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2860 {
2861         int nr_pinned;
2862         /*
2863          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2864          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2865          *
2866          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2867          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2868          */
2869         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2870
2871         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2872                                                  pages);
2873
2874         /*
2875          * As specified in the API description above, this routine is not
2876          * allowed to return negative values. However, the common core
2877          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2878          * Therefore, correct for that here:
2879          */
2880         if (nr_pinned < 0)
2881                 nr_pinned = 0;
2882
2883         return nr_pinned;
2884 }
2885 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2886
2887 /**
2888  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2889  * @start:      starting user address
2890  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2891  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2892  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2893  *              Should be at least nr_pages long.
2894  *
2895  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2896  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2897  * calling get_user_pages().
2898  *
2899  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2900  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2901  * -errno.
2902  */
2903 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2904                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2905 {
2906         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2907                 return -EINVAL;
2908
2909         /*
2910          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2911          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2912          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2913          * request.
2914          */
2915         gup_flags |= FOLL_GET;
2916         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2917 }
2918 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2919
2920 /**
2921  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2922  *
2923  * @start:      starting user address
2924  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2925  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2926  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2927  *              Should be at least nr_pages long.
2928  *
2929  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2930  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2931  * the arguments here are identical.
2932  *
2933  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2934  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2935  */
2936 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2937                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2938 {
2939         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2940         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2941                 return -EINVAL;
2942
2943         gup_flags |= FOLL_PIN;
2944         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2945 }
2946 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2947
2948 /*
2949  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2950  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2951  *
2952  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2953  */
2954 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2955                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2956 {
2957         int nr_pinned;
2958
2959         /*
2960          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2961          * rules require returning 0, rather than -errno:
2962          */
2963         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2964                 return 0;
2965         /*
2966          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2967          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2968          */
2969         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2970         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2971                                                  pages);
2972         /*
2973          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2974          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2975          * correct for that here:
2976          */
2977         if (nr_pinned < 0)
2978                 nr_pinned = 0;
2979
2980         return nr_pinned;
2981 }
2982 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2983
2984 /**
2985  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2986  *
2987  * @mm:         mm_struct of target mm
2988  * @start:      starting user address
2989  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2990  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2991  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2992  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2993  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2994  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2995  *              Or NULL if the caller does not require them.
2996  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2997  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2998  *              utilised. Lock must initially be held.
2999  *
3000  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3001  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3002  * the arguments here are identical.
3003  *
3004  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3005  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3006  */
3007 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3008                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3009                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3010                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3011 {
3012         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3013         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3014                 return -EINVAL;
3015
3016         gup_flags |= FOLL_PIN;
3017         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3018                                        pages, vmas, locked);
3019 }
3020 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3021
3022 /**
3023  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3024  *
3025  * @start:      starting user address
3026  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3027  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3028  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3029  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3030  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3031  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3032  *              Or NULL if the caller does not require them.
3033  *
3034  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3035  * FOLL_PIN is set.
3036  *
3037  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3038  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3039  */
3040 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3041                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3042                     struct vm_area_struct **vmas)
3043 {
3044         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3045         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3046                 return -EINVAL;
3047
3048         gup_flags |= FOLL_PIN;
3049         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3050                                      pages, vmas, gup_flags);
3051 }
3052 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3053
3054 /*
3055  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3056  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3057  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3058  */
3059 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3060                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3061 {
3062         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3063         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3064                 return -EINVAL;
3065
3066         gup_flags |= FOLL_PIN;
3067         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3068 }
3069 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
3070
3071 /*
3072  * pin_user_pages_locked() is the FOLL_PIN variant of get_user_pages_locked().
3073  * Behavior is the same, except that this one sets FOLL_PIN and rejects
3074  * FOLL_GET.
3075  */
3076 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3077                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3078                            int *locked)
3079 {
3080         /*
3081          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
3082          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
3083          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
3084          * disallow this option for now.
3085          */
3086         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
3087                 return -EINVAL;
3088
3089         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3090         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3091                 return -EINVAL;
3092
3093         gup_flags |= FOLL_PIN;
3094         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages,
3095                                        pages, NULL, locked,
3096                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
3097 }
3098 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_locked);
This page took 0.210373 seconds and 4 git commands to generate.