mm/swap: convert lru_deactivate_file to a folio_batch
[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 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
33                                              unsigned long npages)
34 {
35         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
36                 return;
37
38         /*
39          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
40          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
41          * stick around until the page is freed.
42          *
43          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
44          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
45          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
46          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
47          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
48          * neither is the case, there is certainly something wrong.
49          */
50         for (; npages; npages--, pages++) {
51                 struct page *page = *pages;
52                 struct folio *folio = page_folio(page);
53
54                 if (!folio_test_anon(folio))
55                         continue;
56                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
57                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
58                 else
59                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
60                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
61                                        !PageAnonExclusive(page), page);
62         }
63 }
64
65 /*
66  * Return the folio with ref appropriately incremented,
67  * or NULL if that failed.
68  */
69 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
70 {
71         struct folio *folio;
72
73 retry:
74         folio = page_folio(page);
75         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
76                 return NULL;
77         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
78                 return NULL;
79
80         /*
81          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
82          * could be that between calling page_folio() and the refcount
83          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
84          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
85          * we were given anymore.
86          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
87          * belongs to this folio.
88          */
89         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
90                 folio_put_refs(folio, refs);
91                 goto retry;
92         }
93
94         return folio;
95 }
96
97 /**
98  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
99  * @page:  pointer to page to be grabbed
100  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
101  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
102  *
103  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
104  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
105  *
106  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
107  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
108  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
109  *
110  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
111  *
112  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
113  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
116  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
117  *
118  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
119  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
120  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
121  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
122  */
123 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
124 {
125         if (flags & FOLL_GET)
126                 return try_get_folio(page, refs);
127         else if (flags & FOLL_PIN) {
128                 struct folio *folio;
129
130                 /*
131                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
132                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
133                  * path.
134                  */
135                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
136                              !is_pinnable_page(page)))
137                         return NULL;
138
139                 /*
140                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
141                  * point, the result won't be stable.
142                  */
143                 folio = try_get_folio(page, refs);
144                 if (!folio)
145                         return NULL;
146
147                 /*
148                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
149                  *
150                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
151                  * refcount field at least once, so that the folio really
152                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
153                  * try_get_folio() is left intact.
154                  */
155                 if (folio_test_large(folio))
156                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
157                 else
158                         folio_ref_add(folio,
159                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
160                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
161
162                 return folio;
163         }
164
165         WARN_ON_ONCE(1);
166         return NULL;
167 }
168
169 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
170 {
171         if (flags & FOLL_PIN) {
172                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
173                 if (folio_test_large(folio))
174                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
175                 else
176                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
177         }
178
179         folio_put_refs(folio, refs);
180 }
181
182 /**
183  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
184  * @page:    pointer to page to be grabbed
185  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
186  *
187  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
188  *
189  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
190  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
191  *
192  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
193  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
194  * "refs=1".
195  *
196  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
197  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
198  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
199  */
200 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
201 {
202         struct folio *folio = page_folio(page);
203
204         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
205         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
206                 return false;
207
208         if (flags & FOLL_GET)
209                 folio_ref_inc(folio);
210         else if (flags & FOLL_PIN) {
211                 /*
212                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
213                  * increment the normal page refcount field at least once,
214                  * so that the page really is pinned.
215                  */
216                 if (folio_test_large(folio)) {
217                         folio_ref_add(folio, 1);
218                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
219                 } else {
220                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
221                 }
222
223                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
224         }
225
226         return true;
227 }
228
229 /**
230  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
231  * @page:            pointer to page to be released
232  *
233  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
234  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
235  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
236  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
237  */
238 void unpin_user_page(struct page *page)
239 {
240         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
241         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
244
245 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
246                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
247 {
248         struct page *next = nth_page(start, i);
249         struct folio *folio = page_folio(next);
250         unsigned int nr = 1;
251
252         if (folio_test_large(folio))
253                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
254                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
255
256         *ntails = nr;
257         return folio;
258 }
259
260 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
261                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
262 {
263         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
264         unsigned int nr;
265
266         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
267                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
268                         break;
269         }
270
271         *ntails = nr - i;
272         return folio;
273 }
274
275 /**
276  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
277  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
278  * @npages: number of pages in the @pages array.
279  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
280  *
281  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
282  * variants called on that page.
283  *
284  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
285  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
286  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
287  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
288  *
289  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
290  *
291  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
292  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
293  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
294  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
295  *
296  */
297 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
298                                  bool make_dirty)
299 {
300         unsigned long i;
301         struct folio *folio;
302         unsigned int nr;
303
304         if (!make_dirty) {
305                 unpin_user_pages(pages, npages);
306                 return;
307         }
308
309         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
310         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
311                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
312                 /*
313                  * Checking PageDirty at this point may race with
314                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
315                  * cases:
316                  *
317                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
318                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
319                  * because clear_page_dirty_for_io() called
320                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
321                  * However, now the page is going to get written back,
322                  * which meets the original intention of setting it
323                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
324                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
325                  * back.
326                  *
327                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
328                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
329                  * written back, so it gets written back again in the
330                  * next writeback cycle. This is harmless.
331                  */
332                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
333                         folio_lock(folio);
334                         folio_mark_dirty(folio);
335                         folio_unlock(folio);
336                 }
337                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
338         }
339 }
340 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
341
342 /**
343  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
344  * gup-pinned page range
345  *
346  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
347  * @npages: number of consecutive pages to release.
348  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
349  *
350  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
351  * pin_user_pages() variants called on that page.
352  *
353  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
354  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
355  * page range was previously listed as clean.
356  *
357  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
358  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
359  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
360  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
361  *
362  */
363 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
364                                       bool make_dirty)
365 {
366         unsigned long i;
367         struct folio *folio;
368         unsigned int nr;
369
370         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
371                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
372                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
373                         folio_lock(folio);
374                         folio_mark_dirty(folio);
375                         folio_unlock(folio);
376                 }
377                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
378         }
379 }
380 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
381
382 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
383 {
384         unsigned long i;
385         struct folio *folio;
386         unsigned int nr;
387
388         /*
389          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
390          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
391          * which is why we're unpinning after all.
392          */
393         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
394                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
395                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
396         }
397 }
398
399 /**
400  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
401  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
402  * @npages: number of pages in the @pages array.
403  *
404  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
405  *
406  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
407  */
408 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
409 {
410         unsigned long i;
411         struct folio *folio;
412         unsigned int nr;
413
414         /*
415          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
416          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
417          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
418          */
419         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
420                 return;
421
422         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
423         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
424                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
425                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
426         }
427 }
428 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
429
430 /*
431  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
432  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
433  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
434  */
435 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
436 {
437         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
438                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
439 }
440
441 #ifdef CONFIG_MMU
442 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
443                 unsigned int flags)
444 {
445         /*
446          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
447          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
448          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
449          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
450          * But we can only make this optimization where a hole would surely
451          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
452          */
453         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
454                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
455                 return ERR_PTR(-EFAULT);
456         return NULL;
457 }
458
459 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
460                 pte_t *pte, unsigned int flags)
461 {
462         if (flags & FOLL_TOUCH) {
463                 pte_t entry = *pte;
464
465                 if (flags & FOLL_WRITE)
466                         entry = pte_mkdirty(entry);
467                 entry = pte_mkyoung(entry);
468
469                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
470                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
471                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
472                 }
473         }
474
475         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
476         return -EEXIST;
477 }
478
479 /*
480  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
481  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
482  */
483 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
484 {
485         return pte_write(pte) ||
486                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
487 }
488
489 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
490                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
491                 struct dev_pagemap **pgmap)
492 {
493         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
494         struct page *page;
495         spinlock_t *ptl;
496         pte_t *ptep, pte;
497         int ret;
498
499         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
500         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
501                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
502                 return ERR_PTR(-EINVAL);
503 retry:
504         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
505                 return no_page_table(vma, flags);
506
507         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
508         pte = *ptep;
509         if (!pte_present(pte)) {
510                 swp_entry_t entry;
511                 /*
512                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
513                  * even while it is being migrated, so for that case we
514                  * need migration_entry_wait().
515                  */
516                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
517                         goto no_page;
518                 if (pte_none(pte))
519                         goto no_page;
520                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
521                 if (!is_migration_entry(entry))
522                         goto no_page;
523                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
524                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
525                 goto retry;
526         }
527         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
528                 goto no_page;
529         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
530                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
531                 return NULL;
532         }
533
534         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
535         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
536                 /*
537                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
538                  * case since they are only valid while holding the pgmap
539                  * reference.
540                  */
541                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
542                 if (*pgmap)
543                         page = pte_page(pte);
544                 else
545                         goto no_page;
546         } else if (unlikely(!page)) {
547                 if (flags & FOLL_DUMP) {
548                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
549                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
550                         goto out;
551                 }
552
553                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
554                         page = pte_page(pte);
555                 } else {
556                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
557                         page = ERR_PTR(ret);
558                         goto out;
559                 }
560         }
561
562         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
563                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
564                 goto out;
565         }
566
567         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
568                        !PageAnonExclusive(page), page);
569
570         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
571         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
572                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
573                 goto out;
574         }
575         /*
576          * We need to make the page accessible if and only if we are going
577          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
578          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
579          */
580         if (flags & FOLL_PIN) {
581                 ret = arch_make_page_accessible(page);
582                 if (ret) {
583                         unpin_user_page(page);
584                         page = ERR_PTR(ret);
585                         goto out;
586                 }
587         }
588         if (flags & FOLL_TOUCH) {
589                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
590                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
591                         set_page_dirty(page);
592                 /*
593                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
594                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
595                  * mark_page_accessed().
596                  */
597                 mark_page_accessed(page);
598         }
599 out:
600         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
601         return page;
602 no_page:
603         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
604         if (!pte_none(pte))
605                 return NULL;
606         return no_page_table(vma, flags);
607 }
608
609 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
610                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
611                                     unsigned int flags,
612                                     struct follow_page_context *ctx)
613 {
614         pmd_t *pmd, pmdval;
615         spinlock_t *ptl;
616         struct page *page;
617         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
618
619         pmd = pmd_offset(pudp, address);
620         /*
621          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
622          * on the stack so that it will stop changing under the code.
623          */
624         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
625         if (pmd_none(pmdval))
626                 return no_page_table(vma, flags);
627         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
628                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
629                 if (page)
630                         return page;
631                 return no_page_table(vma, flags);
632         }
633         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
634                 page = follow_huge_pd(vma, address,
635                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
636                                       PMD_SHIFT);
637                 if (page)
638                         return page;
639                 return no_page_table(vma, flags);
640         }
641 retry:
642         if (!pmd_present(pmdval)) {
643                 /*
644                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
645                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
646                  */
647                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
648                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
649
650                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
651                         return no_page_table(vma, flags);
652
653                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
654                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
655                 /*
656                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
657                  * mmap_lock is held in read mode
658                  */
659                 if (pmd_none(pmdval))
660                         return no_page_table(vma, flags);
661                 goto retry;
662         }
663         if (pmd_devmap(pmdval)) {
664                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
665                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
666                 spin_unlock(ptl);
667                 if (page)
668                         return page;
669         }
670         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
671                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
672
673         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
674                 return no_page_table(vma, flags);
675
676 retry_locked:
677         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
678         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
679                 spin_unlock(ptl);
680                 return no_page_table(vma, flags);
681         }
682         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
683                 spin_unlock(ptl);
684                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
685                         return no_page_table(vma, flags);
686                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
687                 goto retry_locked;
688         }
689         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
690                 spin_unlock(ptl);
691                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
692         }
693         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
694                 int ret;
695                 page = pmd_page(*pmd);
696                 if (is_huge_zero_page(page)) {
697                         spin_unlock(ptl);
698                         ret = 0;
699                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
700                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
701                                 ret = -EBUSY;
702                 } else {
703                         spin_unlock(ptl);
704                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
705                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
706                 }
707
708                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
709                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
710         }
711         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
712         spin_unlock(ptl);
713         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
714         return page;
715 }
716
717 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
718                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
719                                     unsigned int flags,
720                                     struct follow_page_context *ctx)
721 {
722         pud_t *pud;
723         spinlock_t *ptl;
724         struct page *page;
725         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
726
727         pud = pud_offset(p4dp, address);
728         if (pud_none(*pud))
729                 return no_page_table(vma, flags);
730         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
731                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
732                 if (page)
733                         return page;
734                 return no_page_table(vma, flags);
735         }
736         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
737                 page = follow_huge_pd(vma, address,
738                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
739                                       PUD_SHIFT);
740                 if (page)
741                         return page;
742                 return no_page_table(vma, flags);
743         }
744         if (pud_devmap(*pud)) {
745                 ptl = pud_lock(mm, pud);
746                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
747                 spin_unlock(ptl);
748                 if (page)
749                         return page;
750         }
751         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
752                 return no_page_table(vma, flags);
753
754         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
755 }
756
757 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
758                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
759                                     unsigned int flags,
760                                     struct follow_page_context *ctx)
761 {
762         p4d_t *p4d;
763         struct page *page;
764
765         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
766         if (p4d_none(*p4d))
767                 return no_page_table(vma, flags);
768         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
769         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
770                 return no_page_table(vma, flags);
771
772         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
773                 page = follow_huge_pd(vma, address,
774                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
775                                       P4D_SHIFT);
776                 if (page)
777                         return page;
778                 return no_page_table(vma, flags);
779         }
780         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
781 }
782
783 /**
784  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
785  * @vma: vm_area_struct mapping @address
786  * @address: virtual address to look up
787  * @flags: flags modifying lookup behaviour
788  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
789  *       pointer to output page_mask
790  *
791  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
792  *
793  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
794  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
795  *
796  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
797  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
798  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
799  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
800  *
801  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
802  *
803  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
804  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
805  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
806  */
807 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
808                               unsigned long address, unsigned int flags,
809                               struct follow_page_context *ctx)
810 {
811         pgd_t *pgd;
812         struct page *page;
813         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
814
815         ctx->page_mask = 0;
816
817         /* make this handle hugepd */
818         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
819         if (!IS_ERR(page)) {
820                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
821                 return page;
822         }
823
824         pgd = pgd_offset(mm, address);
825
826         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
827                 return no_page_table(vma, flags);
828
829         if (pgd_huge(*pgd)) {
830                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
831                 if (page)
832                         return page;
833                 return no_page_table(vma, flags);
834         }
835         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
836                 page = follow_huge_pd(vma, address,
837                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
838                                       PGDIR_SHIFT);
839                 if (page)
840                         return page;
841                 return no_page_table(vma, flags);
842         }
843
844         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
845 }
846
847 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
848                          unsigned int foll_flags)
849 {
850         struct follow_page_context ctx = { NULL };
851         struct page *page;
852
853         if (vma_is_secretmem(vma))
854                 return NULL;
855
856         if (foll_flags & FOLL_PIN)
857                 return NULL;
858
859         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
860         if (ctx.pgmap)
861                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
862         return page;
863 }
864
865 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
866                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
867                 struct page **page)
868 {
869         pgd_t *pgd;
870         p4d_t *p4d;
871         pud_t *pud;
872         pmd_t *pmd;
873         pte_t *pte;
874         int ret = -EFAULT;
875
876         /* user gate pages are read-only */
877         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
878                 return -EFAULT;
879         if (address > TASK_SIZE)
880                 pgd = pgd_offset_k(address);
881         else
882                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
883         if (pgd_none(*pgd))
884                 return -EFAULT;
885         p4d = p4d_offset(pgd, address);
886         if (p4d_none(*p4d))
887                 return -EFAULT;
888         pud = pud_offset(p4d, address);
889         if (pud_none(*pud))
890                 return -EFAULT;
891         pmd = pmd_offset(pud, address);
892         if (!pmd_present(*pmd))
893                 return -EFAULT;
894         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
895         pte = pte_offset_map(pmd, address);
896         if (pte_none(*pte))
897                 goto unmap;
898         *vma = get_gate_vma(mm);
899         if (!page)
900                 goto out;
901         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
902         if (!*page) {
903                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
904                         goto unmap;
905                 *page = pte_page(*pte);
906         }
907         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
908                 ret = -ENOMEM;
909                 goto unmap;
910         }
911 out:
912         ret = 0;
913 unmap:
914         pte_unmap(pte);
915         return ret;
916 }
917
918 /*
919  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
920  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
921  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
922  */
923 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
924                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
925                 int *locked)
926 {
927         unsigned int fault_flags = 0;
928         vm_fault_t ret;
929
930         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
931                 return -EFAULT;
932         if (*flags & FOLL_WRITE)
933                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
934         if (*flags & FOLL_REMOTE)
935                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
936         if (locked)
937                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
938         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
939                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
940         if (*flags & FOLL_TRIED) {
941                 /*
942                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
943                  * can co-exist
944                  */
945                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
946         }
947         if (unshare) {
948                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
949                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
950                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
951         }
952
953         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
954
955         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
956                 /*
957                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
958                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
959                  */
960                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
961                 if (locked)
962                         *locked = 0;
963                 /*
964                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
965                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
966                  * what has happened - we've just fully completed a page
967                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
968                  * that we want to take the mmap lock _again_.
969                  */
970                 return -EAGAIN;
971         }
972
973         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
974                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
975
976                 if (err)
977                         return err;
978                 BUG();
979         }
980
981         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
982                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
983                         *locked = 0;
984                 return -EBUSY;
985         }
986
987         /*
988          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
989          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
990          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
991          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
992          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
993          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
994          * reCOWed by userspace write).
995          */
996         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
997                 *flags |= FOLL_COW;
998         return 0;
999 }
1000
1001 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1002 {
1003         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1004         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1005         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1006
1007         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1008                 return -EFAULT;
1009
1010         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
1011                 return -EFAULT;
1012
1013         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1014                 return -EOPNOTSUPP;
1015
1016         if (vma_is_secretmem(vma))
1017                 return -EFAULT;
1018
1019         if (write) {
1020                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
1021                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1022                                 return -EFAULT;
1023                         /*
1024                          * We used to let the write,force case do COW in a
1025                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1026                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1027                          * executable, without corrupting the file (yet only
1028                          * when that file had been opened for writing!).
1029                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1030                          * just reject it.
1031                          */
1032                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1033                                 return -EFAULT;
1034                 }
1035         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1036                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1037                         return -EFAULT;
1038                 /*
1039                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1040                  * have VM_MAYREAD set?
1041                  */
1042                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1043                         return -EFAULT;
1044         }
1045         /*
1046          * gups are always data accesses, not instruction
1047          * fetches, so execute=false here
1048          */
1049         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1050                 return -EFAULT;
1051         return 0;
1052 }
1053
1054 /**
1055  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1056  * @mm:         mm_struct of target mm
1057  * @start:      starting user address
1058  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1059  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1060  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1061  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1062  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1063  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1064  *              Or NULL if the caller does not require them.
1065  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1066  *
1067  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1068  * number requested), or an error. Details about the return value:
1069  *
1070  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1071  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1072  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1073  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1074  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1075  *
1076  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1077  *
1078  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1079  *
1080  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1081  *
1082  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1083  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1084  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1085  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1086  *
1087  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1088  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1089  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1090  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1091  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1092  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1093  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1094  * locks can't be held over the syscall boundary.
1095  *
1096  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1097  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1098  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1099  * before put_page is called.
1100  *
1101  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1102  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1103  * have FOLL_NOWAIT.
1104  *
1105  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1106  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1107  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1108  * reading or writing and will not be released.
1109  *
1110  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1111  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1112  * you need some special @gup_flags.
1113  */
1114 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1115                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1116                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1117                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1118 {
1119         long ret = 0, i = 0;
1120         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1121         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1122
1123         if (!nr_pages)
1124                 return 0;
1125
1126         start = untagged_addr(start);
1127
1128         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1129
1130         /*
1131          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1132          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1133          * using the address space
1134          */
1135         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1136                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1137
1138         do {
1139                 struct page *page;
1140                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1141                 unsigned int page_increm;
1142
1143                 /* first iteration or cross vma bound */
1144                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1145                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1146                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1147                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1148                                                 gup_flags, &vma,
1149                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1150                                 if (ret)
1151                                         goto out;
1152                                 ctx.page_mask = 0;
1153                                 goto next_page;
1154                         }
1155
1156                         if (!vma) {
1157                                 ret = -EFAULT;
1158                                 goto out;
1159                         }
1160                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1161                         if (ret)
1162                                 goto out;
1163
1164                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1165                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1166                                                 &start, &nr_pages, i,
1167                                                 gup_flags, locked);
1168                                 if (locked && *locked == 0) {
1169                                         /*
1170                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1171                                          * and we've lost mmap_lock.
1172                                          * We must stop here.
1173                                          */
1174                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1175                                         goto out;
1176                                 }
1177                                 continue;
1178                         }
1179                 }
1180 retry:
1181                 /*
1182                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1183                  * potentially allocating memory.
1184                  */
1185                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1186                         ret = -EINTR;
1187                         goto out;
1188                 }
1189                 cond_resched();
1190
1191                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1192                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1193                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1194                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1195                         switch (ret) {
1196                         case 0:
1197                                 goto retry;
1198                         case -EBUSY:
1199                         case -EAGAIN:
1200                                 ret = 0;
1201                                 fallthrough;
1202                         case -EFAULT:
1203                         case -ENOMEM:
1204                         case -EHWPOISON:
1205                                 goto out;
1206                         }
1207                         BUG();
1208                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1209                         /*
1210                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1211                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1212                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1213                          * for this page.
1214                          */
1215                         if (pages) {
1216                                 ret = PTR_ERR(page);
1217                                 goto out;
1218                         }
1219
1220                         goto next_page;
1221                 } else if (IS_ERR(page)) {
1222                         ret = PTR_ERR(page);
1223                         goto out;
1224                 }
1225                 if (pages) {
1226                         pages[i] = page;
1227                         flush_anon_page(vma, page, start);
1228                         flush_dcache_page(page);
1229                         ctx.page_mask = 0;
1230                 }
1231 next_page:
1232                 if (vmas) {
1233                         vmas[i] = vma;
1234                         ctx.page_mask = 0;
1235                 }
1236                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1237                 if (page_increm > nr_pages)
1238                         page_increm = nr_pages;
1239                 i += page_increm;
1240                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1241                 nr_pages -= page_increm;
1242         } while (nr_pages);
1243 out:
1244         if (ctx.pgmap)
1245                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1246         return i ? i : ret;
1247 }
1248
1249 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1250                               unsigned int fault_flags)
1251 {
1252         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1253         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1254         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1255
1256         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1257                 return false;
1258
1259         /*
1260          * The architecture might have a hardware protection
1261          * mechanism other than read/write that can deny access.
1262          *
1263          * gup always represents data access, not instruction
1264          * fetches, so execute=false here:
1265          */
1266         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1267                 return false;
1268
1269         return true;
1270 }
1271
1272 /**
1273  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1274  * @mm:         mm_struct of target mm
1275  * @address:    user address
1276  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1277  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1278  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1279  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1280  *
1281  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1282  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1283  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1284  * trying again.
1285  *
1286  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1287  *
1288  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1289  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1290  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1291  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1292  *
1293  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1294  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1295  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1296  * succeed.
1297  *
1298  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1299  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1300  */
1301 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1302                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1303                      bool *unlocked)
1304 {
1305         struct vm_area_struct *vma;
1306         vm_fault_t ret;
1307
1308         address = untagged_addr(address);
1309
1310         if (unlocked)
1311                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1312
1313 retry:
1314         vma = find_extend_vma(mm, address);
1315         if (!vma || address < vma->vm_start)
1316                 return -EFAULT;
1317
1318         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1319                 return -EFAULT;
1320
1321         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1322             fatal_signal_pending(current))
1323                 return -EINTR;
1324
1325         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1326
1327         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1328                 /*
1329                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1330                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1331                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1332                  */
1333                 mmap_read_lock(mm);
1334                 *unlocked = true;
1335                 return 0;
1336         }
1337
1338         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1339                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1340
1341                 if (err)
1342                         return err;
1343                 BUG();
1344         }
1345
1346         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1347                 mmap_read_lock(mm);
1348                 *unlocked = true;
1349                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1350                 goto retry;
1351         }
1352
1353         return 0;
1354 }
1355 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1356
1357 /*
1358  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1359  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1360  */
1361 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1362                                                 unsigned long start,
1363                                                 unsigned long nr_pages,
1364                                                 struct page **pages,
1365                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1366                                                 int *locked,
1367                                                 unsigned int flags)
1368 {
1369         long ret, pages_done;
1370         bool lock_dropped;
1371
1372         if (locked) {
1373                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1374                 BUG_ON(vmas);
1375                 /* check caller initialized locked */
1376                 BUG_ON(*locked != 1);
1377         }
1378
1379         if (flags & FOLL_PIN)
1380                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1381
1382         /*
1383          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1384          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1385          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1386          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1387          *
1388          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1389          * that here, as any failures will be obvious enough.
1390          */
1391         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1392                 flags |= FOLL_GET;
1393
1394         pages_done = 0;
1395         lock_dropped = false;
1396         for (;;) {
1397                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1398                                        vmas, locked);
1399                 if (!locked)
1400                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1401                         return ret;
1402
1403                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1404                 if (!*locked) {
1405                         BUG_ON(ret < 0);
1406                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1407                 }
1408
1409                 if (ret > 0) {
1410                         nr_pages -= ret;
1411                         pages_done += ret;
1412                         if (!nr_pages)
1413                                 break;
1414                 }
1415                 if (*locked) {
1416                         /*
1417                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1418                          * FOLL_NOWAIT.
1419                          */
1420                         if (!pages_done)
1421                                 pages_done = ret;
1422                         break;
1423                 }
1424                 /*
1425                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1426                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1427                  */
1428                 if (likely(pages))
1429                         pages += ret;
1430                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1431                 lock_dropped = true;
1432
1433 retry:
1434                 /*
1435                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1436                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1437                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1438                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1439                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1440                  */
1441
1442                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1443                         if (!pages_done)
1444                                 pages_done = -EINTR;
1445                         break;
1446                 }
1447
1448                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1449                 if (ret) {
1450                         BUG_ON(ret > 0);
1451                         if (!pages_done)
1452                                 pages_done = ret;
1453                         break;
1454                 }
1455
1456                 *locked = 1;
1457                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1458                                        pages, NULL, locked);
1459                 if (!*locked) {
1460                         /* Continue to retry until we succeeded */
1461                         BUG_ON(ret != 0);
1462                         goto retry;
1463                 }
1464                 if (ret != 1) {
1465                         BUG_ON(ret > 1);
1466                         if (!pages_done)
1467                                 pages_done = ret;
1468                         break;
1469                 }
1470                 nr_pages--;
1471                 pages_done++;
1472                 if (!nr_pages)
1473                         break;
1474                 if (likely(pages))
1475                         pages++;
1476                 start += PAGE_SIZE;
1477         }
1478         if (lock_dropped && *locked) {
1479                 /*
1480                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1481                  * and so the critical section protected by it was lost.
1482                  */
1483                 mmap_read_unlock(mm);
1484                 *locked = 0;
1485         }
1486         return pages_done;
1487 }
1488
1489 /**
1490  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1491  * @vma:   target vma
1492  * @start: start address
1493  * @end:   end address
1494  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1495  *
1496  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1497  *
1498  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1499  * code on error.
1500  *
1501  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1502  *
1503  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1504  * be unperturbed.
1505  *
1506  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1507  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1508  */
1509 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1510                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1511 {
1512         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1513         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1514         int gup_flags;
1515         long ret;
1516
1517         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1518         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1519         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1520         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1521         mmap_assert_locked(mm);
1522
1523         /*
1524          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1525          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1526          */
1527         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1528                 return nr_pages;
1529
1530         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1531         /*
1532          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1533          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1534          * and we would not want to dirty them for nothing.
1535          */
1536         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1537                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1538
1539         /*
1540          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1541          * other than PROT_NONE.
1542          */
1543         if (vma_is_accessible(vma))
1544                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1545
1546         /*
1547          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1548          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1549          */
1550         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1551                                 NULL, NULL, locked);
1552         lru_add_drain();
1553         return ret;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1558  *                            given VMA range readable/writable
1559  *
1560  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1561  *
1562  * @vma: target vma
1563  * @start: start address
1564  * @end: end address
1565  * @write: whether to prefault readable or writable
1566  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1567  *
1568  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1569  * code on error (see __get_user_pages()).
1570  *
1571  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1572  * covered by the VMA.
1573  *
1574  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1575  *
1576  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1577  * it's released, *@locked will be set to 0.
1578  */
1579 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1580                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1581 {
1582         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1583         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1584         int gup_flags;
1585         long ret;
1586
1587         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1588         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1589         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1590         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1591         mmap_assert_locked(mm);
1592
1593         /*
1594          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1595          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1596          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1597          *             in the page table.
1598          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1599          *                a poisoned page.
1600          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1601          */
1602         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1603         if (write)
1604                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1605
1606         /*
1607          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1608          * problems or incompatible mappings.
1609          */
1610         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1611                 return -EINVAL;
1612
1613         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1614                                 NULL, NULL, locked);
1615         lru_add_drain();
1616         return ret;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1621  *
1622  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1623  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1624  * mmap_lock must not be held.
1625  */
1626 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1627 {
1628         struct mm_struct *mm = current->mm;
1629         unsigned long end, nstart, nend;
1630         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1631         int locked = 0;
1632         long ret = 0;
1633
1634         end = start + len;
1635
1636         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1637                 /*
1638                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1639                  * Find first corresponding VMA.
1640                  */
1641                 if (!locked) {
1642                         locked = 1;
1643                         mmap_read_lock(mm);
1644                         vma = find_vma(mm, nstart);
1645                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1646                         vma = vma->vm_next;
1647                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1648                         break;
1649                 /*
1650                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1651                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1652                  */
1653                 nend = min(end, vma->vm_end);
1654                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1655                         continue;
1656                 if (nstart < vma->vm_start)
1657                         nstart = vma->vm_start;
1658                 /*
1659                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1660                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1661                  * if the vma was already munlocked.
1662                  */
1663                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1664                 if (ret < 0) {
1665                         if (ignore_errors) {
1666                                 ret = 0;
1667                                 continue;       /* continue at next VMA */
1668                         }
1669                         break;
1670                 }
1671                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1672                 ret = 0;
1673         }
1674         if (locked)
1675                 mmap_read_unlock(mm);
1676         return ret;     /* 0 or negative error code */
1677 }
1678 #else /* CONFIG_MMU */
1679 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1680                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1681                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1682                 unsigned int foll_flags)
1683 {
1684         struct vm_area_struct *vma;
1685         unsigned long vm_flags;
1686         long i;
1687
1688         /* calculate required read or write permissions.
1689          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1690          */
1691         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1692                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1693         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1694                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1695
1696         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1697                 vma = find_vma(mm, start);
1698                 if (!vma)
1699                         goto finish_or_fault;
1700
1701                 /* protect what we can, including chardevs */
1702                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1703                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1704                         goto finish_or_fault;
1705
1706                 if (pages) {
1707                         pages[i] = virt_to_page(start);
1708                         if (pages[i])
1709                                 get_page(pages[i]);
1710                 }
1711                 if (vmas)
1712                         vmas[i] = vma;
1713                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1714         }
1715
1716         return i;
1717
1718 finish_or_fault:
1719         return i ? : -EFAULT;
1720 }
1721 #endif /* !CONFIG_MMU */
1722
1723 /**
1724  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1725  * @uaddr: start of address range
1726  * @size: size of address range
1727  *
1728  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1729  * copy_from_user()).
1730  */
1731 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1732 {
1733         char __user *start = uaddr, *end;
1734
1735         if (unlikely(size == 0))
1736                 return 0;
1737         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1738                 return size;
1739         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1740                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1741                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1742         }
1743         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1744         if (unlikely(end < start))
1745                 end = NULL;
1746         while (uaddr != end) {
1747                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1748                 uaddr += PAGE_SIZE;
1749         }
1750
1751 out:
1752         user_write_access_end();
1753         if (size > uaddr - start)
1754                 return size - (uaddr - start);
1755         return 0;
1756 }
1757 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1758
1759 /**
1760  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1761  * @uaddr: start of address range
1762  * @size: size of address range
1763  *
1764  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1765  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1766  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1767  *
1768  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1769  * copy_from_user()).
1770  */
1771 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1772 {
1773         size_t faulted_in;
1774
1775         /*
1776          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1777          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1778          * functions may not check for this.
1779          */
1780         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1781         if (faulted_in)
1782                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1783
1784         return size - faulted_in;
1785 }
1786 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1787
1788 /*
1789  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1790  * @uaddr: start of address range
1791  * @size: length of address range
1792  *
1793  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1794  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1795  * memory.
1796  *
1797  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1798  *
1799  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1800  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1801  * time.
1802  *
1803  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1804  * copy_from_user().
1805  */
1806 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1807 {
1808         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1809         struct mm_struct *mm = current->mm;
1810         bool unlocked = false;
1811
1812         if (unlikely(size == 0))
1813                 return 0;
1814         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1815         if (end < start)
1816                 end = 0;
1817
1818         mmap_read_lock(mm);
1819         do {
1820                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1821                         break;
1822                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1823         } while (start != end);
1824         mmap_read_unlock(mm);
1825
1826         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1827                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1828         return 0;
1829 }
1830 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1831
1832 /**
1833  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1834  * @uaddr: start of user address range
1835  * @size: size of user address range
1836  *
1837  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1838  * copy_from_user()).
1839  */
1840 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1841 {
1842         const char __user *start = uaddr, *end;
1843         volatile char c;
1844
1845         if (unlikely(size == 0))
1846                 return 0;
1847         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1848                 return size;
1849         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1850                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1851                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1852         }
1853         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1854         if (unlikely(end < start))
1855                 end = NULL;
1856         while (uaddr != end) {
1857                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1858                 uaddr += PAGE_SIZE;
1859         }
1860
1861 out:
1862         user_read_access_end();
1863         (void)c;
1864         if (size > uaddr - start)
1865                 return size - (uaddr - start);
1866         return 0;
1867 }
1868 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1869
1870 /**
1871  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1872  * @addr: user address
1873  *
1874  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1875  * to be freed afterwards by put_page().
1876  *
1877  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1878  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1879  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1880  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1881  *
1882  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1883  */
1884 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1885 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1886 {
1887         struct mm_struct *mm = current->mm;
1888         struct page *page;
1889         int locked = 1;
1890         int ret;
1891
1892         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1893                 return NULL;
1894         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1895                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1896         if (locked)
1897                 mmap_read_unlock(mm);
1898         return (ret == 1) ? page : NULL;
1899 }
1900 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1901
1902 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1903 /*
1904  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1905  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1906  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1907  * Return negative error if migration fails.
1908  */
1909 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1910                                             struct page **pages,
1911                                             unsigned int gup_flags)
1912 {
1913         unsigned long isolation_error_count = 0, i;
1914         struct folio *prev_folio = NULL;
1915         LIST_HEAD(movable_page_list);
1916         bool drain_allow = true;
1917         int ret = 0;
1918
1919         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1920                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1921
1922                 if (folio == prev_folio)
1923                         continue;
1924                 prev_folio = folio;
1925
1926                 if (folio_is_pinnable(folio))
1927                         continue;
1928
1929                 /*
1930                  * Try to move out any movable page before pinning the range.
1931                  */
1932                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1933                         if (isolate_hugetlb(&folio->page,
1934                                                 &movable_page_list))
1935                                 isolation_error_count++;
1936                         continue;
1937                 }
1938
1939                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1940                         lru_add_drain_all();
1941                         drain_allow = false;
1942                 }
1943
1944                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1945                         isolation_error_count++;
1946                         continue;
1947                 }
1948                 list_add_tail(&folio->lru, &movable_page_list);
1949                 node_stat_mod_folio(folio,
1950                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1951                                     folio_nr_pages(folio));
1952         }
1953
1954         if (!list_empty(&movable_page_list) || isolation_error_count)
1955                 goto unpin_pages;
1956
1957         /*
1958          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1959          * in the correct zone.
1960          */
1961         return nr_pages;
1962
1963 unpin_pages:
1964         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1965                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1966         } else {
1967                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1968                         put_page(pages[i]);
1969         }
1970
1971         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1972                 struct migration_target_control mtc = {
1973                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1974                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1975                 };
1976
1977                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1978                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1979                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1980                 if (ret > 0) /* number of pages not migrated */
1981                         ret = -ENOMEM;
1982         }
1983
1984         if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1985                 putback_movable_pages(&movable_page_list);
1986         return ret;
1987 }
1988 #else
1989 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1990                                             struct page **pages,
1991                                             unsigned int gup_flags)
1992 {
1993         return nr_pages;
1994 }
1995 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1996
1997 /*
1998  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1999  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2000  */
2001 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2002                                   unsigned long start,
2003                                   unsigned long nr_pages,
2004                                   struct page **pages,
2005                                   struct vm_area_struct **vmas,
2006                                   unsigned int gup_flags)
2007 {
2008         unsigned int flags;
2009         long rc;
2010
2011         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2012                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2013                                                NULL, gup_flags);
2014         flags = memalloc_pin_save();
2015         do {
2016                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2017                                              NULL, gup_flags);
2018                 if (rc <= 0)
2019                         break;
2020                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
2021         } while (!rc);
2022         memalloc_pin_restore(flags);
2023
2024         return rc;
2025 }
2026
2027 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
2028 {
2029         /*
2030          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
2031          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
2032          */
2033         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
2034                 return false;
2035         /*
2036          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
2037          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
2038          * FOLL_PIN.
2039          */
2040         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2041                 return false;
2042
2043         return true;
2044 }
2045
2046 #ifdef CONFIG_MMU
2047 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2048                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2049                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2050                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2051 {
2052         /*
2053          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
2054          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2055          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
2056          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
2057          * allow what we can.
2058          */
2059         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2060                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
2061                         return -EINVAL;
2062                 /*
2063                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
2064                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
2065                  */
2066                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2067                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
2068                                              FOLL_REMOTE);
2069         }
2070
2071         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
2072                                        locked,
2073                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
2074 }
2075
2076 /**
2077  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2078  * @mm:         mm_struct of target mm
2079  * @start:      starting user address
2080  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2081  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2082  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2083  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2084  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2085  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2086  *              Or NULL if the caller does not require them.
2087  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2088  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2089  *              utilised. Lock must initially be held.
2090  *
2091  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2092  * number requested), or an error. Details about the return value:
2093  *
2094  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2095  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2096  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2097  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2098  *
2099  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2100  *
2101  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
2102  *
2103  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2104  *
2105  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2106  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2107  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2108  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2109  *
2110  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2111  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2112  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2113  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
2114  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2115  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2116  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2117  * locks can't be held over the syscall boundary.
2118  *
2119  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2120  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2121  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2122  *
2123  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2124  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2125  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2126  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2127  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2128  *
2129  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2130  *
2131  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2132  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2133  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2134  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2135  */
2136 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2137                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2138                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2139                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2140 {
2141         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2142                 return -EINVAL;
2143
2144         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2145                                        pages, vmas, locked);
2146 }
2147 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2148
2149 #else /* CONFIG_MMU */
2150 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2151                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2152                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2153                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2154 {
2155         return 0;
2156 }
2157
2158 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2159                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2160                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2161                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2162 {
2163         return 0;
2164 }
2165 #endif /* !CONFIG_MMU */
2166
2167 /**
2168  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2169  * @start:      starting user address
2170  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2171  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2172  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2173  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2174  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2175  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2176  *              Or NULL if the caller does not require them.
2177  *
2178  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2179  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2180  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2181  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2182  */
2183 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2184                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2185                 struct vm_area_struct **vmas)
2186 {
2187         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2188                 return -EINVAL;
2189
2190         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2191                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2192 }
2193 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2194
2195 /*
2196  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2197  *
2198  *      mmap_read_lock(mm);
2199  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2200  *      mmap_read_unlock(mm);
2201  *
2202  *  with:
2203  *
2204  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2205  *
2206  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2207  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2208  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2209  */
2210 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2211                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2212 {
2213         struct mm_struct *mm = current->mm;
2214         int locked = 1;
2215         long ret;
2216
2217         /*
2218          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2219          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2220          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2221          * disallow this option for now.
2222          */
2223         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2224                 return -EINVAL;
2225
2226         mmap_read_lock(mm);
2227         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2228                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2229         if (locked)
2230                 mmap_read_unlock(mm);
2231         return ret;
2232 }
2233 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2234
2235 /*
2236  * Fast GUP
2237  *
2238  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2239  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2240  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2241  * block any THP splits.
2242  *
2243  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2244  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2245  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2246  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2247  *
2248  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2249  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2250  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2251  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2252  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2253  *
2254  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2255  * are currently made:
2256  *
2257  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2258  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2259  *
2260  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2261  *
2262  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2263  *
2264  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2265  *
2266  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2267  */
2268 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2269
2270 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2271                                             unsigned int flags,
2272                                             struct page **pages)
2273 {
2274         while ((*nr) - nr_start) {
2275                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2276
2277                 ClearPageReferenced(page);
2278                 if (flags & FOLL_PIN)
2279                         unpin_user_page(page);
2280                 else
2281                         put_page(page);
2282         }
2283 }
2284
2285 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2286 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2287                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2288 {
2289         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2290         int nr_start = *nr, ret = 0;
2291         pte_t *ptep, *ptem;
2292
2293         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2294         do {
2295                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2296                 struct page *page;
2297                 struct folio *folio;
2298
2299                 /*
2300                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2301                  * path using the pte_protnone check.
2302                  */
2303                 if (pte_protnone(pte))
2304                         goto pte_unmap;
2305
2306                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2307                         goto pte_unmap;
2308
2309                 if (pte_devmap(pte)) {
2310                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2311                                 goto pte_unmap;
2312
2313                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2314                         if (unlikely(!pgmap)) {
2315                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2316                                 goto pte_unmap;
2317                         }
2318                 } else if (pte_special(pte))
2319                         goto pte_unmap;
2320
2321                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2322                 page = pte_page(pte);
2323
2324                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2325                 if (!folio)
2326                         goto pte_unmap;
2327
2328                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2329                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2330                         goto pte_unmap;
2331                 }
2332
2333                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2334                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2335                         goto pte_unmap;
2336                 }
2337
2338                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
2339                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2340                         goto pte_unmap;
2341                 }
2342
2343                 /*
2344                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2345                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2346                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2347                  * details.
2348                  */
2349                 if (flags & FOLL_PIN) {
2350                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2351                         if (ret) {
2352                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2353                                 goto pte_unmap;
2354                         }
2355                 }
2356                 folio_set_referenced(folio);
2357                 pages[*nr] = page;
2358                 (*nr)++;
2359         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2360
2361         ret = 1;
2362
2363 pte_unmap:
2364         if (pgmap)
2365                 put_dev_pagemap(pgmap);
2366         pte_unmap(ptem);
2367         return ret;
2368 }
2369 #else
2370
2371 /*
2372  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2373  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2374  * to be special.
2375  *
2376  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2377  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2378  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2379  */
2380 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2381                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2382 {
2383         return 0;
2384 }
2385 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2386
2387 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2388 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2389                              unsigned long end, unsigned int flags,
2390                              struct page **pages, int *nr)
2391 {
2392         int nr_start = *nr;
2393         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2394
2395         do {
2396                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2397
2398                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2399                 if (unlikely(!pgmap)) {
2400                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2401                         break;
2402                 }
2403                 SetPageReferenced(page);
2404                 pages[*nr] = page;
2405                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2406                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2407                         break;
2408                 }
2409                 (*nr)++;
2410                 pfn++;
2411         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2412
2413         put_dev_pagemap(pgmap);
2414         return addr == end;
2415 }
2416
2417 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2418                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2419                                  struct page **pages, int *nr)
2420 {
2421         unsigned long fault_pfn;
2422         int nr_start = *nr;
2423
2424         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2425         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2426                 return 0;
2427
2428         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2429                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2430                 return 0;
2431         }
2432         return 1;
2433 }
2434
2435 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2436                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2437                                  struct page **pages, int *nr)
2438 {
2439         unsigned long fault_pfn;
2440         int nr_start = *nr;
2441
2442         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2443         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2444                 return 0;
2445
2446         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2447                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2448                 return 0;
2449         }
2450         return 1;
2451 }
2452 #else
2453 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2454                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2455                                  struct page **pages, int *nr)
2456 {
2457         BUILD_BUG();
2458         return 0;
2459 }
2460
2461 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2462                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2463                                  struct page **pages, int *nr)
2464 {
2465         BUILD_BUG();
2466         return 0;
2467 }
2468 #endif
2469
2470 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2471                            unsigned long end, struct page **pages)
2472 {
2473         int nr;
2474
2475         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2476                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2477
2478         return nr;
2479 }
2480
2481 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2482 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2483                                       unsigned long sz)
2484 {
2485         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2486         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2487 }
2488
2489 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2490                        unsigned long end, unsigned int flags,
2491                        struct page **pages, int *nr)
2492 {
2493         unsigned long pte_end;
2494         struct page *page;
2495         struct folio *folio;
2496         pte_t pte;
2497         int refs;
2498
2499         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2500         if (pte_end < end)
2501                 end = pte_end;
2502
2503         pte = huge_ptep_get(ptep);
2504
2505         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2506                 return 0;
2507
2508         /* hugepages are never "special" */
2509         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2510
2511         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2512         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2513
2514         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2515         if (!folio)
2516                 return 0;
2517
2518         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2519                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2520                 return 0;
2521         }
2522
2523         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2524                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2525                 return 0;
2526         }
2527
2528         *nr += refs;
2529         folio_set_referenced(folio);
2530         return 1;
2531 }
2532
2533 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2534                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2535                 struct page **pages, int *nr)
2536 {
2537         pte_t *ptep;
2538         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2539         unsigned long next;
2540
2541         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2542         do {
2543                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2544                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2545                         return 0;
2546         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2547
2548         return 1;
2549 }
2550 #else
2551 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2552                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2553                 struct page **pages, int *nr)
2554 {
2555         return 0;
2556 }
2557 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2558
2559 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2560                         unsigned long end, unsigned int flags,
2561                         struct page **pages, int *nr)
2562 {
2563         struct page *page;
2564         struct folio *folio;
2565         int refs;
2566
2567         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2568                 return 0;
2569
2570         if (pmd_devmap(orig)) {
2571                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2572                         return 0;
2573                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2574                                              pages, nr);
2575         }
2576
2577         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2578         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2579
2580         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2581         if (!folio)
2582                 return 0;
2583
2584         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2585                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2586                 return 0;
2587         }
2588
2589         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2590                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2591                 return 0;
2592         }
2593
2594         *nr += refs;
2595         folio_set_referenced(folio);
2596         return 1;
2597 }
2598
2599 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2600                         unsigned long end, unsigned int flags,
2601                         struct page **pages, int *nr)
2602 {
2603         struct page *page;
2604         struct folio *folio;
2605         int refs;
2606
2607         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2608                 return 0;
2609
2610         if (pud_devmap(orig)) {
2611                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2612                         return 0;
2613                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2614                                              pages, nr);
2615         }
2616
2617         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2618         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2619
2620         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2621         if (!folio)
2622                 return 0;
2623
2624         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2625                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2626                 return 0;
2627         }
2628
2629         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2630                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2631                 return 0;
2632         }
2633
2634         *nr += refs;
2635         folio_set_referenced(folio);
2636         return 1;
2637 }
2638
2639 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2640                         unsigned long end, unsigned int flags,
2641                         struct page **pages, int *nr)
2642 {
2643         int refs;
2644         struct page *page;
2645         struct folio *folio;
2646
2647         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2648                 return 0;
2649
2650         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2651
2652         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2653         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2654
2655         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2656         if (!folio)
2657                 return 0;
2658
2659         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2660                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2661                 return 0;
2662         }
2663
2664         *nr += refs;
2665         folio_set_referenced(folio);
2666         return 1;
2667 }
2668
2669 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2670                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2671 {
2672         unsigned long next;
2673         pmd_t *pmdp;
2674
2675         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2676         do {
2677                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2678
2679                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2680                 if (!pmd_present(pmd))
2681                         return 0;
2682
2683                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2684                              pmd_devmap(pmd))) {
2685                         /*
2686                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2687                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2688                          * can be serialised against THP migration.
2689                          */
2690                         if (pmd_protnone(pmd))
2691                                 return 0;
2692
2693                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2694                                 pages, nr))
2695                                 return 0;
2696
2697                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2698                         /*
2699                          * architecture have different format for hugetlbfs
2700                          * pmd format and THP pmd format
2701                          */
2702                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2703                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2704                                 return 0;
2705                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2706                         return 0;
2707         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2708
2709         return 1;
2710 }
2711
2712 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2713                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2714 {
2715         unsigned long next;
2716         pud_t *pudp;
2717
2718         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2719         do {
2720                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2721
2722                 next = pud_addr_end(addr, end);
2723                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2724                         return 0;
2725                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2726                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2727                                           pages, nr))
2728                                 return 0;
2729                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2730                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2731                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2732                                 return 0;
2733                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2734                         return 0;
2735         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2736
2737         return 1;
2738 }
2739
2740 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2741                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2742 {
2743         unsigned long next;
2744         p4d_t *p4dp;
2745
2746         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2747         do {
2748                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2749
2750                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2751                 if (p4d_none(p4d))
2752                         return 0;
2753                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2754                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2755                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2756                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2757                                 return 0;
2758                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2759                         return 0;
2760         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2761
2762         return 1;
2763 }
2764
2765 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2766                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2767 {
2768         unsigned long next;
2769         pgd_t *pgdp;
2770
2771         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2772         do {
2773                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2774
2775                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2776                 if (pgd_none(pgd))
2777                         return;
2778                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2779                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2780                                           pages, nr))
2781                                 return;
2782                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2783                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2784                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2785                                 return;
2786                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2787                         return;
2788         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2789 }
2790 #else
2791 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2792                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2793 {
2794 }
2795 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2796
2797 #ifndef gup_fast_permitted
2798 /*
2799  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2800  * we need to fall back to the slow version:
2801  */
2802 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2803 {
2804         return true;
2805 }
2806 #endif
2807
2808 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2809                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2810 {
2811         int ret;
2812
2813         /*
2814          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2815          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2816          */
2817         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2818                 mmap_read_lock(current->mm);
2819                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2820                                             start, nr_pages,
2821                                             pages, NULL, gup_flags);
2822                 mmap_read_unlock(current->mm);
2823         } else {
2824                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2825                                               pages, gup_flags);
2826         }
2827
2828         return ret;
2829 }
2830
2831 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2832                                             unsigned long end,
2833                                             unsigned int gup_flags,
2834                                             struct page **pages)
2835 {
2836         unsigned long flags;
2837         int nr_pinned = 0;
2838         unsigned seq;
2839
2840         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2841             !gup_fast_permitted(start, end))
2842                 return 0;
2843
2844         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2845                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2846                 if (seq & 1)
2847                         return 0;
2848         }
2849
2850         /*
2851          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2852          * general purpose use of this routine.
2853          *
2854          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2855          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2856          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2857          *
2858          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2859          * that come from THPs splitting.
2860          */
2861         local_irq_save(flags);
2862         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2863         local_irq_restore(flags);
2864
2865         /*
2866          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2867          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2868          */
2869         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2870                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2871                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
2872                         return 0;
2873                 } else {
2874                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
2875                 }
2876         }
2877         return nr_pinned;
2878 }
2879
2880 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2881                                         unsigned long nr_pages,
2882                                         unsigned int gup_flags,
2883                                         struct page **pages)
2884 {
2885         unsigned long len, end;
2886         unsigned long nr_pinned;
2887         int ret;
2888
2889         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2890                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2891                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2892                 return -EINVAL;
2893
2894         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2895                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2896
2897         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2898                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2899
2900         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2901         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2902         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2903                 return 0;
2904         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2905                 return -EFAULT;
2906
2907         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2908         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2909                 return nr_pinned;
2910
2911         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2912         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2913         pages += nr_pinned;
2914         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2915                                       pages);
2916         if (ret < 0) {
2917                 /*
2918                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2919                  * returning -errno is not an option
2920                  */
2921                 if (nr_pinned)
2922                         return nr_pinned;
2923                 return ret;
2924         }
2925         return ret + nr_pinned;
2926 }
2927
2928 /**
2929  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2930  * @start:      starting user address
2931  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2932  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2933  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2934  *              Should be at least nr_pages long.
2935  *
2936  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2937  * the regular GUP.
2938  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2939  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2940  *
2941  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2942  * pages pinned.
2943  *
2944  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2945  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2946  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2947  */
2948 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2949                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2950 {
2951         int nr_pinned;
2952         /*
2953          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2954          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2955          *
2956          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2957          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2958          */
2959         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2960
2961         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2962                                                  pages);
2963
2964         /*
2965          * As specified in the API description above, this routine is not
2966          * allowed to return negative values. However, the common core
2967          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2968          * Therefore, correct for that here:
2969          */
2970         if (nr_pinned < 0)
2971                 nr_pinned = 0;
2972
2973         return nr_pinned;
2974 }
2975 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2976
2977 /**
2978  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2979  * @start:      starting user address
2980  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2981  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2982  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2983  *              Should be at least nr_pages long.
2984  *
2985  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2986  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2987  * calling get_user_pages().
2988  *
2989  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2990  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2991  * -errno.
2992  */
2993 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2994                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2995 {
2996         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2997                 return -EINVAL;
2998
2999         /*
3000          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3001          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3002          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3003          * request.
3004          */
3005         gup_flags |= FOLL_GET;
3006         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3007 }
3008 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3009
3010 /**
3011  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3012  *
3013  * @start:      starting user address
3014  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3015  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3016  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3017  *              Should be at least nr_pages long.
3018  *
3019  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3020  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3021  * the arguments here are identical.
3022  *
3023  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3024  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3025  */
3026 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3027                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3028 {
3029         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3030         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3031                 return -EINVAL;
3032
3033         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3034                 return -EINVAL;
3035
3036         gup_flags |= FOLL_PIN;
3037         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3038 }
3039 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3040
3041 /*
3042  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
3043  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
3044  *
3045  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
3046  */
3047 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3048                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3049 {
3050         int nr_pinned;
3051
3052         /*
3053          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
3054          * rules require returning 0, rather than -errno:
3055          */
3056         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3057                 return 0;
3058
3059         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3060                 return 0;
3061         /*
3062          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3063          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3064          */
3065         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
3066         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
3067                                                  pages);
3068         /*
3069          * This routine is not allowed to return negative values. However,
3070          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
3071          * correct for that here:
3072          */
3073         if (nr_pinned < 0)
3074                 nr_pinned = 0;
3075
3076         return nr_pinned;
3077 }
3078 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
3079
3080 /**
3081  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3082  *
3083  * @mm:         mm_struct of target mm
3084  * @start:      starting user address
3085  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3086  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3087  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3088  *              Should be at least nr_pages long.
3089  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3090  *              Or NULL if the caller does not require them.
3091  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3092  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3093  *              utilised. Lock must initially be held.
3094  *
3095  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3096  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3097  * the arguments here are identical.
3098  *
3099  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3100  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3101  */
3102 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3103                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3104                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3105                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
3106 {
3107         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3108         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3109                 return -EINVAL;
3110
3111         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3112                 return -EINVAL;
3113
3114         gup_flags |= FOLL_PIN;
3115         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
3116                                        pages, vmas, locked);
3117 }
3118 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3119
3120 /**
3121  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3122  *
3123  * @start:      starting user address
3124  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3125  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3126  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3127  *              Should be at least nr_pages long.
3128  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3129  *              Or NULL if the caller does not require them.
3130  *
3131  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3132  * FOLL_PIN is set.
3133  *
3134  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3135  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3136  */
3137 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3138                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3139                     struct vm_area_struct **vmas)
3140 {
3141         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3142         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3143                 return -EINVAL;
3144
3145         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3146                 return -EINVAL;
3147
3148         gup_flags |= FOLL_PIN;
3149         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3150                                      pages, vmas, gup_flags);
3151 }
3152 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3153
3154 /*
3155  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3156  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3157  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3158  */
3159 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3160                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3161 {
3162         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3163         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3164                 return -EINVAL;
3165
3166         if (WARN_ON_ONCE(!pages))
3167                 return -EINVAL;
3168
3169         gup_flags |= FOLL_PIN;
3170         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3171 }
3172 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
This page took 0.205439 seconds and 4 git commands to generate.