mm/gup: trigger FAULT_FLAG_UNSHARE when R/O-pinning a possibly shared anonymous page
[linux.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21
22 #include <asm/mmu_context.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 /*
33  * Return the folio with ref appropriately incremented,
34  * or NULL if that failed.
35  */
36 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
37 {
38         struct folio *folio;
39
40 retry:
41         folio = page_folio(page);
42         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
43                 return NULL;
44         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
45                 return NULL;
46
47         /*
48          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
49          * could be that between calling page_folio() and the refcount
50          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
51          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
52          * we were given anymore.
53          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
54          * belongs to this folio.
55          */
56         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
57                 folio_put_refs(folio, refs);
58                 goto retry;
59         }
60
61         return folio;
62 }
63
64 /**
65  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
66  * @page:  pointer to page to be grabbed
67  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
68  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
69  *
70  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
71  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
72  *
73  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
74  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
75  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
76  *
77  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
78  *
79  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
80  *    @refs, and its compound_pincount will be incremented by @refs.
81  *
82  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
83  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
84  *
85  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
86  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
87  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
88  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
89  */
90 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
91 {
92         if (flags & FOLL_GET)
93                 return try_get_folio(page, refs);
94         else if (flags & FOLL_PIN) {
95                 struct folio *folio;
96
97                 /*
98                  * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
99                  * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
100                  * path.
101                  */
102                 if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
103                              !is_pinnable_page(page)))
104                         return NULL;
105
106                 /*
107                  * CAUTION: Don't use compound_head() on the page before this
108                  * point, the result won't be stable.
109                  */
110                 folio = try_get_folio(page, refs);
111                 if (!folio)
112                         return NULL;
113
114                 /*
115                  * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
116                  *
117                  * However, be sure to *also* increment the normal folio
118                  * refcount field at least once, so that the folio really
119                  * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
120                  * try_get_folio() is left intact.
121                  */
122                 if (folio_test_large(folio))
123                         atomic_add(refs, folio_pincount_ptr(folio));
124                 else
125                         folio_ref_add(folio,
126                                         refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
127                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
128
129                 return folio;
130         }
131
132         WARN_ON_ONCE(1);
133         return NULL;
134 }
135
136 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
137 {
138         if (flags & FOLL_PIN) {
139                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
140                 if (folio_test_large(folio))
141                         atomic_sub(refs, folio_pincount_ptr(folio));
142                 else
143                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
144         }
145
146         folio_put_refs(folio, refs);
147 }
148
149 /**
150  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
151  * @page:    pointer to page to be grabbed
152  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
153  *
154  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
155  *
156  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
157  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
158  *
159  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
160  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
161  * "refs=1".
162  *
163  * Return: true for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
164  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). False for failure: FOLL_GET or
165  * FOLL_PIN was set, but the page could not be grabbed.
166  */
167 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
168 {
169         struct folio *folio = page_folio(page);
170
171         WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == (FOLL_GET | FOLL_PIN));
172         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
173                 return false;
174
175         if (flags & FOLL_GET)
176                 folio_ref_inc(folio);
177         else if (flags & FOLL_PIN) {
178                 /*
179                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
180                  * increment the normal page refcount field at least once,
181                  * so that the page really is pinned.
182                  */
183                 if (folio_test_large(folio)) {
184                         folio_ref_add(folio, 1);
185                         atomic_add(1, folio_pincount_ptr(folio));
186                 } else {
187                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
188                 }
189
190                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
191         }
192
193         return true;
194 }
195
196 /**
197  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
198  * @page:            pointer to page to be released
199  *
200  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
201  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
202  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
203  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
204  */
205 void unpin_user_page(struct page *page)
206 {
207         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
208 }
209 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
210
211 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
212                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
213 {
214         struct page *next = nth_page(start, i);
215         struct folio *folio = page_folio(next);
216         unsigned int nr = 1;
217
218         if (folio_test_large(folio))
219                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
220                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
221
222         *ntails = nr;
223         return folio;
224 }
225
226 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
227                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
228 {
229         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
230         unsigned int nr;
231
232         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
233                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
234                         break;
235         }
236
237         *ntails = nr - i;
238         return folio;
239 }
240
241 /**
242  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
243  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
244  * @npages: number of pages in the @pages array.
245  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
246  *
247  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
248  * variants called on that page.
249  *
250  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
251  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
252  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
253  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
254  *
255  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
256  *
257  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
258  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
259  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
260  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
261  *
262  */
263 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
264                                  bool make_dirty)
265 {
266         unsigned long i;
267         struct folio *folio;
268         unsigned int nr;
269
270         if (!make_dirty) {
271                 unpin_user_pages(pages, npages);
272                 return;
273         }
274
275         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
276                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
277                 /*
278                  * Checking PageDirty at this point may race with
279                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
280                  * cases:
281                  *
282                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
283                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
284                  * because clear_page_dirty_for_io() called
285                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
286                  * However, now the page is going to get written back,
287                  * which meets the original intention of setting it
288                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
289                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
290                  * back.
291                  *
292                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
293                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
294                  * written back, so it gets written back again in the
295                  * next writeback cycle. This is harmless.
296                  */
297                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
298                         folio_lock(folio);
299                         folio_mark_dirty(folio);
300                         folio_unlock(folio);
301                 }
302                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
303         }
304 }
305 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
306
307 /**
308  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
309  * gup-pinned page range
310  *
311  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
312  * @npages: number of consecutive pages to release.
313  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
314  *
315  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
316  * pin_user_pages() variants called on that page.
317  *
318  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
319  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
320  * page range was previously listed as clean.
321  *
322  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
323  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
324  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
325  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
326  *
327  */
328 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
329                                       bool make_dirty)
330 {
331         unsigned long i;
332         struct folio *folio;
333         unsigned int nr;
334
335         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
336                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
337                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
338                         folio_lock(folio);
339                         folio_mark_dirty(folio);
340                         folio_unlock(folio);
341                 }
342                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
343         }
344 }
345 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
346
347 /**
348  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
349  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
350  * @npages: number of pages in the @pages array.
351  *
352  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
353  *
354  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
355  */
356 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
357 {
358         unsigned long i;
359         struct folio *folio;
360         unsigned int nr;
361
362         /*
363          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
364          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
365          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
366          */
367         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
368                 return;
369
370         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
371                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
372                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
373         }
374 }
375 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
376
377 /*
378  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
379  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
380  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
381  */
382 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
383 {
384         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
385                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
386 }
387
388 #ifdef CONFIG_MMU
389 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
390                 unsigned int flags)
391 {
392         /*
393          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
394          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
395          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
396          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
397          * But we can only make this optimization where a hole would surely
398          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
399          */
400         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
401                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
402                 return ERR_PTR(-EFAULT);
403         return NULL;
404 }
405
406 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
407                 pte_t *pte, unsigned int flags)
408 {
409         if (flags & FOLL_TOUCH) {
410                 pte_t entry = *pte;
411
412                 if (flags & FOLL_WRITE)
413                         entry = pte_mkdirty(entry);
414                 entry = pte_mkyoung(entry);
415
416                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
417                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
418                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
419                 }
420         }
421
422         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
423         return -EEXIST;
424 }
425
426 /*
427  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
428  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
429  */
430 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
431 {
432         return pte_write(pte) ||
433                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
434 }
435
436 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
437                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
438                 struct dev_pagemap **pgmap)
439 {
440         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
441         struct page *page;
442         spinlock_t *ptl;
443         pte_t *ptep, pte;
444         int ret;
445
446         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
447         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
448                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
449                 return ERR_PTR(-EINVAL);
450 retry:
451         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
452                 return no_page_table(vma, flags);
453
454         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
455         pte = *ptep;
456         if (!pte_present(pte)) {
457                 swp_entry_t entry;
458                 /*
459                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
460                  * even while it is being migrated, so for that case we
461                  * need migration_entry_wait().
462                  */
463                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
464                         goto no_page;
465                 if (pte_none(pte))
466                         goto no_page;
467                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
468                 if (!is_migration_entry(entry))
469                         goto no_page;
470                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
471                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
472                 goto retry;
473         }
474         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
475                 goto no_page;
476         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
477                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
478                 return NULL;
479         }
480
481         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
482         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
483                 /*
484                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
485                  * case since they are only valid while holding the pgmap
486                  * reference.
487                  */
488                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
489                 if (*pgmap)
490                         page = pte_page(pte);
491                 else
492                         goto no_page;
493         } else if (unlikely(!page)) {
494                 if (flags & FOLL_DUMP) {
495                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
496                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
497                         goto out;
498                 }
499
500                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
501                         page = pte_page(pte);
502                 } else {
503                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
504                         page = ERR_PTR(ret);
505                         goto out;
506                 }
507         }
508
509         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
510                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
511                 goto out;
512         }
513         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
514         if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
515                 page = ERR_PTR(-ENOMEM);
516                 goto out;
517         }
518         /*
519          * We need to make the page accessible if and only if we are going
520          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
521          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
522          */
523         if (flags & FOLL_PIN) {
524                 ret = arch_make_page_accessible(page);
525                 if (ret) {
526                         unpin_user_page(page);
527                         page = ERR_PTR(ret);
528                         goto out;
529                 }
530         }
531         if (flags & FOLL_TOUCH) {
532                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
533                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
534                         set_page_dirty(page);
535                 /*
536                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
537                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
538                  * mark_page_accessed().
539                  */
540                 mark_page_accessed(page);
541         }
542 out:
543         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
544         return page;
545 no_page:
546         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
547         if (!pte_none(pte))
548                 return NULL;
549         return no_page_table(vma, flags);
550 }
551
552 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
553                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
554                                     unsigned int flags,
555                                     struct follow_page_context *ctx)
556 {
557         pmd_t *pmd, pmdval;
558         spinlock_t *ptl;
559         struct page *page;
560         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
561
562         pmd = pmd_offset(pudp, address);
563         /*
564          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
565          * on the stack so that it will stop changing under the code.
566          */
567         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
568         if (pmd_none(pmdval))
569                 return no_page_table(vma, flags);
570         if (pmd_huge(pmdval) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
571                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
572                 if (page)
573                         return page;
574                 return no_page_table(vma, flags);
575         }
576         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
577                 page = follow_huge_pd(vma, address,
578                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
579                                       PMD_SHIFT);
580                 if (page)
581                         return page;
582                 return no_page_table(vma, flags);
583         }
584 retry:
585         if (!pmd_present(pmdval)) {
586                 /*
587                  * Should never reach here, if thp migration is not supported;
588                  * Otherwise, it must be a thp migration entry.
589                  */
590                 VM_BUG_ON(!thp_migration_supported() ||
591                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
592
593                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
594                         return no_page_table(vma, flags);
595
596                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
597                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
598                 /*
599                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
600                  * mmap_lock is held in read mode
601                  */
602                 if (pmd_none(pmdval))
603                         return no_page_table(vma, flags);
604                 goto retry;
605         }
606         if (pmd_devmap(pmdval)) {
607                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
608                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
609                 spin_unlock(ptl);
610                 if (page)
611                         return page;
612         }
613         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
614                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
615
616         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
617                 return no_page_table(vma, flags);
618
619 retry_locked:
620         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
621         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
622                 spin_unlock(ptl);
623                 return no_page_table(vma, flags);
624         }
625         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
626                 spin_unlock(ptl);
627                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
628                         return no_page_table(vma, flags);
629                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
630                 goto retry_locked;
631         }
632         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
633                 spin_unlock(ptl);
634                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
635         }
636         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
637                 int ret;
638                 page = pmd_page(*pmd);
639                 if (is_huge_zero_page(page)) {
640                         spin_unlock(ptl);
641                         ret = 0;
642                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
643                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
644                                 ret = -EBUSY;
645                 } else {
646                         spin_unlock(ptl);
647                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
648                         ret = pte_alloc(mm, pmd) ? -ENOMEM : 0;
649                 }
650
651                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
652                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
653         }
654         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
655         spin_unlock(ptl);
656         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
657         return page;
658 }
659
660 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
661                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
662                                     unsigned int flags,
663                                     struct follow_page_context *ctx)
664 {
665         pud_t *pud;
666         spinlock_t *ptl;
667         struct page *page;
668         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
669
670         pud = pud_offset(p4dp, address);
671         if (pud_none(*pud))
672                 return no_page_table(vma, flags);
673         if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
674                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
675                 if (page)
676                         return page;
677                 return no_page_table(vma, flags);
678         }
679         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
680                 page = follow_huge_pd(vma, address,
681                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
682                                       PUD_SHIFT);
683                 if (page)
684                         return page;
685                 return no_page_table(vma, flags);
686         }
687         if (pud_devmap(*pud)) {
688                 ptl = pud_lock(mm, pud);
689                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
690                 spin_unlock(ptl);
691                 if (page)
692                         return page;
693         }
694         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
695                 return no_page_table(vma, flags);
696
697         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
698 }
699
700 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
701                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
702                                     unsigned int flags,
703                                     struct follow_page_context *ctx)
704 {
705         p4d_t *p4d;
706         struct page *page;
707
708         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
709         if (p4d_none(*p4d))
710                 return no_page_table(vma, flags);
711         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
712         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
713                 return no_page_table(vma, flags);
714
715         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
716                 page = follow_huge_pd(vma, address,
717                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
718                                       P4D_SHIFT);
719                 if (page)
720                         return page;
721                 return no_page_table(vma, flags);
722         }
723         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
724 }
725
726 /**
727  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
728  * @vma: vm_area_struct mapping @address
729  * @address: virtual address to look up
730  * @flags: flags modifying lookup behaviour
731  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
732  *       pointer to output page_mask
733  *
734  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
735  *
736  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
737  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
738  *
739  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
740  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
741  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
742  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
743  *
744  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
745  *
746  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
747  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
748  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
749  */
750 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
751                               unsigned long address, unsigned int flags,
752                               struct follow_page_context *ctx)
753 {
754         pgd_t *pgd;
755         struct page *page;
756         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
757
758         ctx->page_mask = 0;
759
760         /* make this handle hugepd */
761         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
762         if (!IS_ERR(page)) {
763                 WARN_ON_ONCE(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN));
764                 return page;
765         }
766
767         pgd = pgd_offset(mm, address);
768
769         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
770                 return no_page_table(vma, flags);
771
772         if (pgd_huge(*pgd)) {
773                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
774                 if (page)
775                         return page;
776                 return no_page_table(vma, flags);
777         }
778         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
779                 page = follow_huge_pd(vma, address,
780                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
781                                       PGDIR_SHIFT);
782                 if (page)
783                         return page;
784                 return no_page_table(vma, flags);
785         }
786
787         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
788 }
789
790 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
791                          unsigned int foll_flags)
792 {
793         struct follow_page_context ctx = { NULL };
794         struct page *page;
795
796         if (vma_is_secretmem(vma))
797                 return NULL;
798
799         if (foll_flags & FOLL_PIN)
800                 return NULL;
801
802         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
803         if (ctx.pgmap)
804                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
805         return page;
806 }
807
808 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
809                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
810                 struct page **page)
811 {
812         pgd_t *pgd;
813         p4d_t *p4d;
814         pud_t *pud;
815         pmd_t *pmd;
816         pte_t *pte;
817         int ret = -EFAULT;
818
819         /* user gate pages are read-only */
820         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
821                 return -EFAULT;
822         if (address > TASK_SIZE)
823                 pgd = pgd_offset_k(address);
824         else
825                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
826         if (pgd_none(*pgd))
827                 return -EFAULT;
828         p4d = p4d_offset(pgd, address);
829         if (p4d_none(*p4d))
830                 return -EFAULT;
831         pud = pud_offset(p4d, address);
832         if (pud_none(*pud))
833                 return -EFAULT;
834         pmd = pmd_offset(pud, address);
835         if (!pmd_present(*pmd))
836                 return -EFAULT;
837         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
838         pte = pte_offset_map(pmd, address);
839         if (pte_none(*pte))
840                 goto unmap;
841         *vma = get_gate_vma(mm);
842         if (!page)
843                 goto out;
844         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
845         if (!*page) {
846                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
847                         goto unmap;
848                 *page = pte_page(*pte);
849         }
850         if (unlikely(!try_grab_page(*page, gup_flags))) {
851                 ret = -ENOMEM;
852                 goto unmap;
853         }
854 out:
855         ret = 0;
856 unmap:
857         pte_unmap(pte);
858         return ret;
859 }
860
861 /*
862  * mmap_lock must be held on entry.  If @locked != NULL and *@flags
863  * does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it
864  * is, *@locked will be set to 0 and -EBUSY returned.
865  */
866 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
867                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
868                 int *locked)
869 {
870         unsigned int fault_flags = 0;
871         vm_fault_t ret;
872
873         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
874                 return -EFAULT;
875         if (*flags & FOLL_WRITE)
876                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
877         if (*flags & FOLL_REMOTE)
878                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
879         if (locked)
880                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
881         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
882                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
883         if (*flags & FOLL_TRIED) {
884                 /*
885                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
886                  * can co-exist
887                  */
888                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
889         }
890         if (unshare) {
891                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
892                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
893                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
894         }
895
896         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
897         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
898                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
899
900                 if (err)
901                         return err;
902                 BUG();
903         }
904
905         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
906                 if (locked && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
907                         *locked = 0;
908                 return -EBUSY;
909         }
910
911         /*
912          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
913          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
914          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
915          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
916          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
917          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
918          * reCOWed by userspace write).
919          */
920         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
921                 *flags |= FOLL_COW;
922         return 0;
923 }
924
925 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
926 {
927         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
928         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
929         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
930
931         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
932                 return -EFAULT;
933
934         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
935                 return -EFAULT;
936
937         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
938                 return -EOPNOTSUPP;
939
940         if (vma_is_secretmem(vma))
941                 return -EFAULT;
942
943         if (write) {
944                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
945                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
946                                 return -EFAULT;
947                         /*
948                          * We used to let the write,force case do COW in a
949                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
950                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
951                          * executable, without corrupting the file (yet only
952                          * when that file had been opened for writing!).
953                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
954                          * just reject it.
955                          */
956                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
957                                 return -EFAULT;
958                 }
959         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
960                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
961                         return -EFAULT;
962                 /*
963                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
964                  * have VM_MAYREAD set?
965                  */
966                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
967                         return -EFAULT;
968         }
969         /*
970          * gups are always data accesses, not instruction
971          * fetches, so execute=false here
972          */
973         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
974                 return -EFAULT;
975         return 0;
976 }
977
978 /**
979  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
980  * @mm:         mm_struct of target mm
981  * @start:      starting user address
982  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
983  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
984  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
985  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
986  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
987  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
988  *              Or NULL if the caller does not require them.
989  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
990  *
991  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
992  * number requested), or an error. Details about the return value:
993  *
994  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
995  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
996  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
997  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
998  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
999  *
1000  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1001  *
1002  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1003  *
1004  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1005  *
1006  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1007  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1008  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1009  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1010  *
1011  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1012  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1013  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1014  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1015  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1016  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1017  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1018  * locks can't be held over the syscall boundary.
1019  *
1020  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1021  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1022  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1023  * before put_page is called.
1024  *
1025  * If @locked != NULL, *@locked will be set to 0 when mmap_lock is
1026  * released by an up_read().  That can happen if @gup_flags does not
1027  * have FOLL_NOWAIT.
1028  *
1029  * A caller using such a combination of @locked and @gup_flags
1030  * must therefore hold the mmap_lock for reading only, and recognize
1031  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
1032  * reading or writing and will not be released.
1033  *
1034  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1035  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1036  * you need some special @gup_flags.
1037  */
1038 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1039                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1040                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1041                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1042 {
1043         long ret = 0, i = 0;
1044         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1045         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1046
1047         if (!nr_pages)
1048                 return 0;
1049
1050         start = untagged_addr(start);
1051
1052         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1053
1054         /*
1055          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
1056          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
1057          * using the address space
1058          */
1059         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1060                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
1061
1062         do {
1063                 struct page *page;
1064                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1065                 unsigned int page_increm;
1066
1067                 /* first iteration or cross vma bound */
1068                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1069                         vma = find_extend_vma(mm, start);
1070                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1071                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1072                                                 gup_flags, &vma,
1073                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
1074                                 if (ret)
1075                                         goto out;
1076                                 ctx.page_mask = 0;
1077                                 goto next_page;
1078                         }
1079
1080                         if (!vma) {
1081                                 ret = -EFAULT;
1082                                 goto out;
1083                         }
1084                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1085                         if (ret)
1086                                 goto out;
1087
1088                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1089                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
1090                                                 &start, &nr_pages, i,
1091                                                 gup_flags, locked);
1092                                 if (locked && *locked == 0) {
1093                                         /*
1094                                          * We've got a VM_FAULT_RETRY
1095                                          * and we've lost mmap_lock.
1096                                          * We must stop here.
1097                                          */
1098                                         BUG_ON(gup_flags & FOLL_NOWAIT);
1099                                         goto out;
1100                                 }
1101                                 continue;
1102                         }
1103                 }
1104 retry:
1105                 /*
1106                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1107                  * potentially allocating memory.
1108                  */
1109                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1110                         ret = -EINTR;
1111                         goto out;
1112                 }
1113                 cond_resched();
1114
1115                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1116                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1117                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1118                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1119                         switch (ret) {
1120                         case 0:
1121                                 goto retry;
1122                         case -EBUSY:
1123                                 ret = 0;
1124                                 fallthrough;
1125                         case -EFAULT:
1126                         case -ENOMEM:
1127                         case -EHWPOISON:
1128                                 goto out;
1129                         }
1130                         BUG();
1131                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1132                         /*
1133                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1134                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1135                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1136                          * for this page.
1137                          */
1138                         if (pages) {
1139                                 ret = PTR_ERR(page);
1140                                 goto out;
1141                         }
1142
1143                         goto next_page;
1144                 } else if (IS_ERR(page)) {
1145                         ret = PTR_ERR(page);
1146                         goto out;
1147                 }
1148                 if (pages) {
1149                         pages[i] = page;
1150                         flush_anon_page(vma, page, start);
1151                         flush_dcache_page(page);
1152                         ctx.page_mask = 0;
1153                 }
1154 next_page:
1155                 if (vmas) {
1156                         vmas[i] = vma;
1157                         ctx.page_mask = 0;
1158                 }
1159                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1160                 if (page_increm > nr_pages)
1161                         page_increm = nr_pages;
1162                 i += page_increm;
1163                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1164                 nr_pages -= page_increm;
1165         } while (nr_pages);
1166 out:
1167         if (ctx.pgmap)
1168                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1169         return i ? i : ret;
1170 }
1171
1172 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1173                               unsigned int fault_flags)
1174 {
1175         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1176         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1177         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1178
1179         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1180                 return false;
1181
1182         /*
1183          * The architecture might have a hardware protection
1184          * mechanism other than read/write that can deny access.
1185          *
1186          * gup always represents data access, not instruction
1187          * fetches, so execute=false here:
1188          */
1189         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1190                 return false;
1191
1192         return true;
1193 }
1194
1195 /**
1196  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1197  * @mm:         mm_struct of target mm
1198  * @address:    user address
1199  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1200  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1201  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1202  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1203  *
1204  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1205  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1206  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1207  * trying again.
1208  *
1209  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1210  *
1211  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1212  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1213  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1214  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1215  *
1216  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1217  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1218  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1219  * succeed.
1220  *
1221  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1222  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1223  */
1224 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1225                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1226                      bool *unlocked)
1227 {
1228         struct vm_area_struct *vma;
1229         vm_fault_t ret;
1230
1231         address = untagged_addr(address);
1232
1233         if (unlocked)
1234                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1235
1236 retry:
1237         vma = find_extend_vma(mm, address);
1238         if (!vma || address < vma->vm_start)
1239                 return -EFAULT;
1240
1241         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1242                 return -EFAULT;
1243
1244         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1245             fatal_signal_pending(current))
1246                 return -EINTR;
1247
1248         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1249         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1250                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1251
1252                 if (err)
1253                         return err;
1254                 BUG();
1255         }
1256
1257         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1258                 mmap_read_lock(mm);
1259                 *unlocked = true;
1260                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1261                 goto retry;
1262         }
1263
1264         return 0;
1265 }
1266 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1267
1268 /*
1269  * Please note that this function, unlike __get_user_pages will not
1270  * return 0 for nr_pages > 0 without FOLL_NOWAIT
1271  */
1272 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1273                                                 unsigned long start,
1274                                                 unsigned long nr_pages,
1275                                                 struct page **pages,
1276                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1277                                                 int *locked,
1278                                                 unsigned int flags)
1279 {
1280         long ret, pages_done;
1281         bool lock_dropped;
1282
1283         if (locked) {
1284                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1285                 BUG_ON(vmas);
1286                 /* check caller initialized locked */
1287                 BUG_ON(*locked != 1);
1288         }
1289
1290         if (flags & FOLL_PIN)
1291                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1292
1293         /*
1294          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1295          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1296          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1297          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1298          *
1299          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1300          * that here, as any failures will be obvious enough.
1301          */
1302         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1303                 flags |= FOLL_GET;
1304
1305         pages_done = 0;
1306         lock_dropped = false;
1307         for (;;) {
1308                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1309                                        vmas, locked);
1310                 if (!locked)
1311                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1312                         return ret;
1313
1314                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1315                 if (!*locked) {
1316                         BUG_ON(ret < 0);
1317                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1318                 }
1319
1320                 if (ret > 0) {
1321                         nr_pages -= ret;
1322                         pages_done += ret;
1323                         if (!nr_pages)
1324                                 break;
1325                 }
1326                 if (*locked) {
1327                         /*
1328                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1329                          * FOLL_NOWAIT.
1330                          */
1331                         if (!pages_done)
1332                                 pages_done = ret;
1333                         break;
1334                 }
1335                 /*
1336                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1337                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1338                  */
1339                 if (likely(pages))
1340                         pages += ret;
1341                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1342                 lock_dropped = true;
1343
1344 retry:
1345                 /*
1346                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1347                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1348                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1349                  * by fatal signals, so we need to check it before we
1350                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1351                  */
1352
1353                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1354                         if (!pages_done)
1355                                 pages_done = -EINTR;
1356                         break;
1357                 }
1358
1359                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1360                 if (ret) {
1361                         BUG_ON(ret > 0);
1362                         if (!pages_done)
1363                                 pages_done = ret;
1364                         break;
1365                 }
1366
1367                 *locked = 1;
1368                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1369                                        pages, NULL, locked);
1370                 if (!*locked) {
1371                         /* Continue to retry until we succeeded */
1372                         BUG_ON(ret != 0);
1373                         goto retry;
1374                 }
1375                 if (ret != 1) {
1376                         BUG_ON(ret > 1);
1377                         if (!pages_done)
1378                                 pages_done = ret;
1379                         break;
1380                 }
1381                 nr_pages--;
1382                 pages_done++;
1383                 if (!nr_pages)
1384                         break;
1385                 if (likely(pages))
1386                         pages++;
1387                 start += PAGE_SIZE;
1388         }
1389         if (lock_dropped && *locked) {
1390                 /*
1391                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1392                  * and so the critical section protected by it was lost.
1393                  */
1394                 mmap_read_unlock(mm);
1395                 *locked = 0;
1396         }
1397         return pages_done;
1398 }
1399
1400 /**
1401  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1402  * @vma:   target vma
1403  * @start: start address
1404  * @end:   end address
1405  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1406  *
1407  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1408  *
1409  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1410  * code on error.
1411  *
1412  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1413  *
1414  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1415  * be unperturbed.
1416  *
1417  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1418  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1419  */
1420 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1421                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1422 {
1423         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1424         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1425         int gup_flags;
1426         long ret;
1427
1428         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1429         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1430         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1431         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1432         mmap_assert_locked(mm);
1433
1434         /*
1435          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1436          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1437          */
1438         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1439                 return nr_pages;
1440
1441         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1442         /*
1443          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1444          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1445          * and we would not want to dirty them for nothing.
1446          */
1447         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1448                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1449
1450         /*
1451          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1452          * other than PROT_NONE.
1453          */
1454         if (vma_is_accessible(vma))
1455                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1456
1457         /*
1458          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1459          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1460          */
1461         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1462                                 NULL, NULL, locked);
1463         lru_add_drain();
1464         return ret;
1465 }
1466
1467 /*
1468  * faultin_vma_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1469  *                            given VMA range readable/writable
1470  *
1471  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1472  *
1473  * @vma: target vma
1474  * @start: start address
1475  * @end: end address
1476  * @write: whether to prefault readable or writable
1477  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1478  *
1479  * Returns either number of processed pages in the vma, or a negative error
1480  * code on error (see __get_user_pages()).
1481  *
1482  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held. The range must be page-aligned and
1483  * covered by the VMA.
1484  *
1485  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will be unperturbed.
1486  *
1487  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be released.  If
1488  * it's released, *@locked will be set to 0.
1489  */
1490 long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1491                             unsigned long end, bool write, int *locked)
1492 {
1493         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1494         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1495         int gup_flags;
1496         long ret;
1497
1498         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1499         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1500         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1501         VM_BUG_ON_VMA(end > vma->vm_end, vma);
1502         mmap_assert_locked(mm);
1503
1504         /*
1505          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1506          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1507          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1508          *             in the page table.
1509          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1510          *                a poisoned page.
1511          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1512          */
1513         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON;
1514         if (write)
1515                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1516
1517         /*
1518          * We want to report -EINVAL instead of -EFAULT for any permission
1519          * problems or incompatible mappings.
1520          */
1521         if (check_vma_flags(vma, gup_flags))
1522                 return -EINVAL;
1523
1524         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1525                                 NULL, NULL, locked);
1526         lru_add_drain();
1527         return ret;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1532  *
1533  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1534  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1535  * mmap_lock must not be held.
1536  */
1537 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1538 {
1539         struct mm_struct *mm = current->mm;
1540         unsigned long end, nstart, nend;
1541         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1542         int locked = 0;
1543         long ret = 0;
1544
1545         end = start + len;
1546
1547         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1548                 /*
1549                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1550                  * Find first corresponding VMA.
1551                  */
1552                 if (!locked) {
1553                         locked = 1;
1554                         mmap_read_lock(mm);
1555                         vma = find_vma(mm, nstart);
1556                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1557                         vma = vma->vm_next;
1558                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1559                         break;
1560                 /*
1561                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1562                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1563                  */
1564                 nend = min(end, vma->vm_end);
1565                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1566                         continue;
1567                 if (nstart < vma->vm_start)
1568                         nstart = vma->vm_start;
1569                 /*
1570                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1571                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1572                  * if the vma was already munlocked.
1573                  */
1574                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1575                 if (ret < 0) {
1576                         if (ignore_errors) {
1577                                 ret = 0;
1578                                 continue;       /* continue at next VMA */
1579                         }
1580                         break;
1581                 }
1582                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1583                 ret = 0;
1584         }
1585         if (locked)
1586                 mmap_read_unlock(mm);
1587         return ret;     /* 0 or negative error code */
1588 }
1589 #else /* CONFIG_MMU */
1590 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1591                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1592                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1593                 unsigned int foll_flags)
1594 {
1595         struct vm_area_struct *vma;
1596         unsigned long vm_flags;
1597         long i;
1598
1599         /* calculate required read or write permissions.
1600          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1601          */
1602         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1603                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1604         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1605                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1606
1607         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1608                 vma = find_vma(mm, start);
1609                 if (!vma)
1610                         goto finish_or_fault;
1611
1612                 /* protect what we can, including chardevs */
1613                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1614                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1615                         goto finish_or_fault;
1616
1617                 if (pages) {
1618                         pages[i] = virt_to_page(start);
1619                         if (pages[i])
1620                                 get_page(pages[i]);
1621                 }
1622                 if (vmas)
1623                         vmas[i] = vma;
1624                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1625         }
1626
1627         return i;
1628
1629 finish_or_fault:
1630         return i ? : -EFAULT;
1631 }
1632 #endif /* !CONFIG_MMU */
1633
1634 /**
1635  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1636  * @uaddr: start of address range
1637  * @size: size of address range
1638  *
1639  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1640  * copy_from_user()).
1641  */
1642 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1643 {
1644         char __user *start = uaddr, *end;
1645
1646         if (unlikely(size == 0))
1647                 return 0;
1648         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1649                 return size;
1650         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1651                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1652                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1653         }
1654         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1655         if (unlikely(end < start))
1656                 end = NULL;
1657         while (uaddr != end) {
1658                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1659                 uaddr += PAGE_SIZE;
1660         }
1661
1662 out:
1663         user_write_access_end();
1664         if (size > uaddr - start)
1665                 return size - (uaddr - start);
1666         return 0;
1667 }
1668 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1669
1670 /*
1671  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1672  * @uaddr: start of address range
1673  * @size: length of address range
1674  *
1675  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1676  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1677  * memory.
1678  *
1679  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1680  *
1681  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1682  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1683  * time.
1684  *
1685  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1686  * copy_from_user().
1687  */
1688 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1689 {
1690         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1691         struct mm_struct *mm = current->mm;
1692         bool unlocked = false;
1693
1694         if (unlikely(size == 0))
1695                 return 0;
1696         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1697         if (end < start)
1698                 end = 0;
1699
1700         mmap_read_lock(mm);
1701         do {
1702                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1703                         break;
1704                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1705         } while (start != end);
1706         mmap_read_unlock(mm);
1707
1708         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1709                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1710         return 0;
1711 }
1712 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1713
1714 /**
1715  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1716  * @uaddr: start of user address range
1717  * @size: size of user address range
1718  *
1719  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1720  * copy_from_user()).
1721  */
1722 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1723 {
1724         const char __user *start = uaddr, *end;
1725         volatile char c;
1726
1727         if (unlikely(size == 0))
1728                 return 0;
1729         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
1730                 return size;
1731         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1732                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1733                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1734         }
1735         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1736         if (unlikely(end < start))
1737                 end = NULL;
1738         while (uaddr != end) {
1739                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
1740                 uaddr += PAGE_SIZE;
1741         }
1742
1743 out:
1744         user_read_access_end();
1745         (void)c;
1746         if (size > uaddr - start)
1747                 return size - (uaddr - start);
1748         return 0;
1749 }
1750 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
1751
1752 /**
1753  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1754  * @addr: user address
1755  *
1756  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1757  * to be freed afterwards by put_page().
1758  *
1759  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1760  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1761  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1762  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
1763  *
1764  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
1765  */
1766 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1767 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1768 {
1769         struct mm_struct *mm = current->mm;
1770         struct page *page;
1771         int locked = 1;
1772         int ret;
1773
1774         if (mmap_read_lock_killable(mm))
1775                 return NULL;
1776         ret = __get_user_pages_locked(mm, addr, 1, &page, NULL, &locked,
1777                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
1778         if (locked)
1779                 mmap_read_unlock(mm);
1780         return (ret == 1) ? page : NULL;
1781 }
1782 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1783
1784 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1785 /*
1786  * Check whether all pages are pinnable, if so return number of pages.  If some
1787  * pages are not pinnable, migrate them, and unpin all pages. Return zero if
1788  * pages were migrated, or if some pages were not successfully isolated.
1789  * Return negative error if migration fails.
1790  */
1791 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1792                                             struct page **pages,
1793                                             unsigned int gup_flags)
1794 {
1795         unsigned long isolation_error_count = 0, i;
1796         struct folio *prev_folio = NULL;
1797         LIST_HEAD(movable_page_list);
1798         bool drain_allow = true;
1799         int ret = 0;
1800
1801         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1802                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
1803
1804                 if (folio == prev_folio)
1805                         continue;
1806                 prev_folio = folio;
1807
1808                 if (folio_is_pinnable(folio))
1809                         continue;
1810
1811                 /*
1812                  * Try to move out any movable page before pinning the range.
1813                  */
1814                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1815                         if (!isolate_huge_page(&folio->page,
1816                                                 &movable_page_list))
1817                                 isolation_error_count++;
1818                         continue;
1819                 }
1820
1821                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
1822                         lru_add_drain_all();
1823                         drain_allow = false;
1824                 }
1825
1826                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1827                         isolation_error_count++;
1828                         continue;
1829                 }
1830                 list_add_tail(&folio->lru, &movable_page_list);
1831                 node_stat_mod_folio(folio,
1832                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1833                                     folio_nr_pages(folio));
1834         }
1835
1836         if (!list_empty(&movable_page_list) || isolation_error_count)
1837                 goto unpin_pages;
1838
1839         /*
1840          * If list is empty, and no isolation errors, means that all pages are
1841          * in the correct zone.
1842          */
1843         return nr_pages;
1844
1845 unpin_pages:
1846         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
1847                 unpin_user_pages(pages, nr_pages);
1848         } else {
1849                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1850                         put_page(pages[i]);
1851         }
1852
1853         if (!list_empty(&movable_page_list)) {
1854                 struct migration_target_control mtc = {
1855                         .nid = NUMA_NO_NODE,
1856                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
1857                 };
1858
1859                 ret = migrate_pages(&movable_page_list, alloc_migration_target,
1860                                     NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
1861                                     MR_LONGTERM_PIN, NULL);
1862                 if (ret > 0) /* number of pages not migrated */
1863                         ret = -ENOMEM;
1864         }
1865
1866         if (ret && !list_empty(&movable_page_list))
1867                 putback_movable_pages(&movable_page_list);
1868         return ret;
1869 }
1870 #else
1871 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
1872                                             struct page **pages,
1873                                             unsigned int gup_flags)
1874 {
1875         return nr_pages;
1876 }
1877 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1878
1879 /*
1880  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1881  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1882  */
1883 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
1884                                   unsigned long start,
1885                                   unsigned long nr_pages,
1886                                   struct page **pages,
1887                                   struct vm_area_struct **vmas,
1888                                   unsigned int gup_flags)
1889 {
1890         unsigned int flags;
1891         long rc;
1892
1893         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1894                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1895                                                NULL, gup_flags);
1896         flags = memalloc_pin_save();
1897         do {
1898                 rc = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1899                                              NULL, gup_flags);
1900                 if (rc <= 0)
1901                         break;
1902                 rc = check_and_migrate_movable_pages(rc, pages, gup_flags);
1903         } while (!rc);
1904         memalloc_pin_restore(flags);
1905
1906         return rc;
1907 }
1908
1909 static bool is_valid_gup_flags(unsigned int gup_flags)
1910 {
1911         /*
1912          * FOLL_PIN must only be set internally by the pin_user_pages*() APIs,
1913          * never directly by the caller, so enforce that with an assertion:
1914          */
1915         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_PIN))
1916                 return false;
1917         /*
1918          * FOLL_PIN is a prerequisite to FOLL_LONGTERM. Another way of saying
1919          * that is, FOLL_LONGTERM is a specific case, more restrictive case of
1920          * FOLL_PIN.
1921          */
1922         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1923                 return false;
1924
1925         return true;
1926 }
1927
1928 #ifdef CONFIG_MMU
1929 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1930                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1931                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1932                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1933 {
1934         /*
1935          * Parts of FOLL_LONGTERM behavior are incompatible with
1936          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1937          * vmas. However, this only comes up if locked is set, and there are
1938          * callers that do request FOLL_LONGTERM, but do not set locked. So,
1939          * allow what we can.
1940          */
1941         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1942                 if (WARN_ON_ONCE(locked))
1943                         return -EINVAL;
1944                 /*
1945                  * This will check the vmas (even if our vmas arg is NULL)
1946                  * and return -ENOTSUPP if DAX isn't allowed in this case:
1947                  */
1948                 return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
1949                                              vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH |
1950                                              FOLL_REMOTE);
1951         }
1952
1953         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1954                                        locked,
1955                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1956 }
1957
1958 /**
1959  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1960  * @mm:         mm_struct of target mm
1961  * @start:      starting user address
1962  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1963  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1964  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1965  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1966  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1967  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1968  *              Or NULL if the caller does not require them.
1969  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1970  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1971  *              utilised. Lock must initially be held.
1972  *
1973  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1974  * number requested), or an error. Details about the return value:
1975  *
1976  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1977  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1978  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1979  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1980  *
1981  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1982  *
1983  * @vmas are valid only as long as mmap_lock is held.
1984  *
1985  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
1986  *
1987  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
1988  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
1989  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1990  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1991  *
1992  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1993  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
1994  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1995  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1996  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1997  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1998  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1999  * locks can't be held over the syscall boundary.
2000  *
2001  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2002  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2003  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2004  *
2005  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2006  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2007  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2008  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2009  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2010  *
2011  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2012  *
2013  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2014  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2015  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2016  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2017  */
2018 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2019                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2020                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2021                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2022 {
2023         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2024                 return -EINVAL;
2025
2026         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2027                                        pages, vmas, locked);
2028 }
2029 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2030
2031 #else /* CONFIG_MMU */
2032 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2033                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2034                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2035                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2036 {
2037         return 0;
2038 }
2039
2040 static long __get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2041                                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2042                                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2043                                     struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2044 {
2045         return 0;
2046 }
2047 #endif /* !CONFIG_MMU */
2048
2049 /**
2050  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2051  * @start:      starting user address
2052  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2053  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2054  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2055  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2056  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2057  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2058  *              Or NULL if the caller does not require them.
2059  *
2060  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2061  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2062  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2063  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2064  */
2065 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2066                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2067                 struct vm_area_struct **vmas)
2068 {
2069         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2070                 return -EINVAL;
2071
2072         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
2073                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2074 }
2075 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2076
2077 /*
2078  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2079  *
2080  *      mmap_read_lock(mm);
2081  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2082  *      mmap_read_unlock(mm);
2083  *
2084  *  with:
2085  *
2086  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2087  *
2088  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2089  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2090  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2091  */
2092 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2093                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2094 {
2095         struct mm_struct *mm = current->mm;
2096         int locked = 1;
2097         long ret;
2098
2099         /*
2100          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
2101          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
2102          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
2103          * disallow this option for now.
2104          */
2105         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2106                 return -EINVAL;
2107
2108         mmap_read_lock(mm);
2109         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages, NULL,
2110                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
2111         if (locked)
2112                 mmap_read_unlock(mm);
2113         return ret;
2114 }
2115 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2116
2117 /*
2118  * Fast GUP
2119  *
2120  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2121  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2122  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2123  * block any THP splits.
2124  *
2125  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2126  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2127  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2128  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2129  *
2130  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2131  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2132  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2133  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2134  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2135  *
2136  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2137  * are currently made:
2138  *
2139  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2140  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2141  *
2142  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2143  *
2144  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2145  *
2146  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2147  *
2148  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2149  */
2150 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2151
2152 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2153                                             unsigned int flags,
2154                                             struct page **pages)
2155 {
2156         while ((*nr) - nr_start) {
2157                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2158
2159                 ClearPageReferenced(page);
2160                 if (flags & FOLL_PIN)
2161                         unpin_user_page(page);
2162                 else
2163                         put_page(page);
2164         }
2165 }
2166
2167 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2168 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2169                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2170 {
2171         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2172         int nr_start = *nr, ret = 0;
2173         pte_t *ptep, *ptem;
2174
2175         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2176         do {
2177                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2178                 struct page *page;
2179                 struct folio *folio;
2180
2181                 /*
2182                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
2183                  * path using the pte_protnone check.
2184                  */
2185                 if (pte_protnone(pte))
2186                         goto pte_unmap;
2187
2188                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2189                         goto pte_unmap;
2190
2191                 if (pte_devmap(pte)) {
2192                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2193                                 goto pte_unmap;
2194
2195                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2196                         if (unlikely(!pgmap)) {
2197                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2198                                 goto pte_unmap;
2199                         }
2200                 } else if (pte_special(pte))
2201                         goto pte_unmap;
2202
2203                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2204                 page = pte_page(pte);
2205
2206                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2207                 if (!folio)
2208                         goto pte_unmap;
2209
2210                 if (unlikely(page_is_secretmem(page))) {
2211                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2212                         goto pte_unmap;
2213                 }
2214
2215                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2216                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2217                         goto pte_unmap;
2218                 }
2219
2220                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, page)) {
2221                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2222                         goto pte_unmap;
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2227                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2228                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2229                  * details.
2230                  */
2231                 if (flags & FOLL_PIN) {
2232                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2233                         if (ret) {
2234                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2235                                 goto pte_unmap;
2236                         }
2237                 }
2238                 folio_set_referenced(folio);
2239                 pages[*nr] = page;
2240                 (*nr)++;
2241         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2242
2243         ret = 1;
2244
2245 pte_unmap:
2246         if (pgmap)
2247                 put_dev_pagemap(pgmap);
2248         pte_unmap(ptem);
2249         return ret;
2250 }
2251 #else
2252
2253 /*
2254  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2255  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2256  * to be special.
2257  *
2258  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2259  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2260  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2261  */
2262 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
2263                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2264 {
2265         return 0;
2266 }
2267 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2268
2269 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2270 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2271                              unsigned long end, unsigned int flags,
2272                              struct page **pages, int *nr)
2273 {
2274         int nr_start = *nr;
2275         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2276
2277         do {
2278                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2279
2280                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2281                 if (unlikely(!pgmap)) {
2282                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2283                         break;
2284                 }
2285                 SetPageReferenced(page);
2286                 pages[*nr] = page;
2287                 if (unlikely(!try_grab_page(page, flags))) {
2288                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2289                         break;
2290                 }
2291                 (*nr)++;
2292                 pfn++;
2293         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2294
2295         put_dev_pagemap(pgmap);
2296         return addr == end;
2297 }
2298
2299 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2300                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2301                                  struct page **pages, int *nr)
2302 {
2303         unsigned long fault_pfn;
2304         int nr_start = *nr;
2305
2306         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2307         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2308                 return 0;
2309
2310         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2311                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2312                 return 0;
2313         }
2314         return 1;
2315 }
2316
2317 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2318                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2319                                  struct page **pages, int *nr)
2320 {
2321         unsigned long fault_pfn;
2322         int nr_start = *nr;
2323
2324         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2325         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2326                 return 0;
2327
2328         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2329                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2330                 return 0;
2331         }
2332         return 1;
2333 }
2334 #else
2335 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2336                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2337                                  struct page **pages, int *nr)
2338 {
2339         BUILD_BUG();
2340         return 0;
2341 }
2342
2343 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2344                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2345                                  struct page **pages, int *nr)
2346 {
2347         BUILD_BUG();
2348         return 0;
2349 }
2350 #endif
2351
2352 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2353                            unsigned long end, struct page **pages)
2354 {
2355         int nr;
2356
2357         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2358                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2359
2360         return nr;
2361 }
2362
2363 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2364 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2365                                       unsigned long sz)
2366 {
2367         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2368         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2369 }
2370
2371 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2372                        unsigned long end, unsigned int flags,
2373                        struct page **pages, int *nr)
2374 {
2375         unsigned long pte_end;
2376         struct page *page;
2377         struct folio *folio;
2378         pte_t pte;
2379         int refs;
2380
2381         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2382         if (pte_end < end)
2383                 end = pte_end;
2384
2385         pte = huge_ptep_get(ptep);
2386
2387         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2388                 return 0;
2389
2390         /* hugepages are never "special" */
2391         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2392
2393         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2394         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2395
2396         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2397         if (!folio)
2398                 return 0;
2399
2400         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2401                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2402                 return 0;
2403         }
2404
2405         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2406                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2407                 return 0;
2408         }
2409
2410         *nr += refs;
2411         folio_set_referenced(folio);
2412         return 1;
2413 }
2414
2415 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2416                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2417                 struct page **pages, int *nr)
2418 {
2419         pte_t *ptep;
2420         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2421         unsigned long next;
2422
2423         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2424         do {
2425                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2426                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2427                         return 0;
2428         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2429
2430         return 1;
2431 }
2432 #else
2433 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2434                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2435                 struct page **pages, int *nr)
2436 {
2437         return 0;
2438 }
2439 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2440
2441 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2442                         unsigned long end, unsigned int flags,
2443                         struct page **pages, int *nr)
2444 {
2445         struct page *page;
2446         struct folio *folio;
2447         int refs;
2448
2449         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2450                 return 0;
2451
2452         if (pmd_devmap(orig)) {
2453                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2454                         return 0;
2455                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2456                                              pages, nr);
2457         }
2458
2459         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2460         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2461
2462         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2463         if (!folio)
2464                 return 0;
2465
2466         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2467                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2468                 return 0;
2469         }
2470
2471         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2472                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2473                 return 0;
2474         }
2475
2476         *nr += refs;
2477         folio_set_referenced(folio);
2478         return 1;
2479 }
2480
2481 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2482                         unsigned long end, unsigned int flags,
2483                         struct page **pages, int *nr)
2484 {
2485         struct page *page;
2486         struct folio *folio;
2487         int refs;
2488
2489         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2490                 return 0;
2491
2492         if (pud_devmap(orig)) {
2493                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2494                         return 0;
2495                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2496                                              pages, nr);
2497         }
2498
2499         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2500         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2501
2502         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2503         if (!folio)
2504                 return 0;
2505
2506         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2507                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2508                 return 0;
2509         }
2510
2511         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(flags, &folio->page)) {
2512                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2513                 return 0;
2514         }
2515
2516         *nr += refs;
2517         folio_set_referenced(folio);
2518         return 1;
2519 }
2520
2521 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2522                         unsigned long end, unsigned int flags,
2523                         struct page **pages, int *nr)
2524 {
2525         int refs;
2526         struct page *page;
2527         struct folio *folio;
2528
2529         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2530                 return 0;
2531
2532         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2533
2534         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2535         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2536
2537         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2538         if (!folio)
2539                 return 0;
2540
2541         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2542                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2543                 return 0;
2544         }
2545
2546         *nr += refs;
2547         folio_set_referenced(folio);
2548         return 1;
2549 }
2550
2551 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2552                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2553 {
2554         unsigned long next;
2555         pmd_t *pmdp;
2556
2557         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
2558         do {
2559                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2560
2561                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2562                 if (!pmd_present(pmd))
2563                         return 0;
2564
2565                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2566                              pmd_devmap(pmd))) {
2567                         /*
2568                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2569                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2570                          * can be serialised against THP migration.
2571                          */
2572                         if (pmd_protnone(pmd))
2573                                 return 0;
2574
2575                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2576                                 pages, nr))
2577                                 return 0;
2578
2579                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2580                         /*
2581                          * architecture have different format for hugetlbfs
2582                          * pmd format and THP pmd format
2583                          */
2584                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2585                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2586                                 return 0;
2587                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2588                         return 0;
2589         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2590
2591         return 1;
2592 }
2593
2594 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2595                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2596 {
2597         unsigned long next;
2598         pud_t *pudp;
2599
2600         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
2601         do {
2602                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2603
2604                 next = pud_addr_end(addr, end);
2605                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
2606                         return 0;
2607                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2608                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2609                                           pages, nr))
2610                                 return 0;
2611                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2612                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2613                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2614                                 return 0;
2615                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
2616                         return 0;
2617         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2618
2619         return 1;
2620 }
2621
2622 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2623                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2624 {
2625         unsigned long next;
2626         p4d_t *p4dp;
2627
2628         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
2629         do {
2630                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2631
2632                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2633                 if (p4d_none(p4d))
2634                         return 0;
2635                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2636                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2637                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2638                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2639                                 return 0;
2640                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2641                         return 0;
2642         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2643
2644         return 1;
2645 }
2646
2647 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2648                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2649 {
2650         unsigned long next;
2651         pgd_t *pgdp;
2652
2653         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2654         do {
2655                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2656
2657                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2658                 if (pgd_none(pgd))
2659                         return;
2660                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2661                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2662                                           pages, nr))
2663                                 return;
2664                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2665                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2666                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2667                                 return;
2668                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2669                         return;
2670         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2671 }
2672 #else
2673 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2674                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2675 {
2676 }
2677 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2678
2679 #ifndef gup_fast_permitted
2680 /*
2681  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
2682  * we need to fall back to the slow version:
2683  */
2684 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2685 {
2686         return true;
2687 }
2688 #endif
2689
2690 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2691                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2692 {
2693         int ret;
2694
2695         /*
2696          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2697          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2698          */
2699         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2700                 mmap_read_lock(current->mm);
2701                 ret = __gup_longterm_locked(current->mm,
2702                                             start, nr_pages,
2703                                             pages, NULL, gup_flags);
2704                 mmap_read_unlock(current->mm);
2705         } else {
2706                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2707                                               pages, gup_flags);
2708         }
2709
2710         return ret;
2711 }
2712
2713 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
2714                                             unsigned long end,
2715                                             unsigned int gup_flags,
2716                                             struct page **pages)
2717 {
2718         unsigned long flags;
2719         int nr_pinned = 0;
2720         unsigned seq;
2721
2722         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
2723             !gup_fast_permitted(start, end))
2724                 return 0;
2725
2726         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2727                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
2728                 if (seq & 1)
2729                         return 0;
2730         }
2731
2732         /*
2733          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
2734          * general purpose use of this routine.
2735          *
2736          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
2737          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2738          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2739          *
2740          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
2741          * that come from THPs splitting.
2742          */
2743         local_irq_save(flags);
2744         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
2745         local_irq_restore(flags);
2746
2747         /*
2748          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
2749          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
2750          */
2751         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
2752                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
2753                         unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
2754                         return 0;
2755                 }
2756         }
2757         return nr_pinned;
2758 }
2759
2760 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
2761                                         unsigned long nr_pages,
2762                                         unsigned int gup_flags,
2763                                         struct page **pages)
2764 {
2765         unsigned long len, end;
2766         unsigned long nr_pinned;
2767         int ret;
2768
2769         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
2770                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
2771                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT)))
2772                 return -EINVAL;
2773
2774         if (gup_flags & FOLL_PIN)
2775                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
2776
2777         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
2778                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
2779
2780         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2781         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
2782         if (check_add_overflow(start, len, &end))
2783                 return 0;
2784         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2785                 return -EFAULT;
2786
2787         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
2788         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
2789                 return nr_pinned;
2790
2791         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
2792         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
2793         pages += nr_pinned;
2794         ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr_pinned, gup_flags,
2795                                       pages);
2796         if (ret < 0) {
2797                 /*
2798                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
2799                  * returning -errno is not an option
2800                  */
2801                 if (nr_pinned)
2802                         return nr_pinned;
2803                 return ret;
2804         }
2805         return ret + nr_pinned;
2806 }
2807
2808 /**
2809  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
2810  * @start:      starting user address
2811  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2812  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2813  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2814  *              Should be at least nr_pages long.
2815  *
2816  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2817  * the regular GUP.
2818  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2819  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2820  *
2821  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2822  * pages pinned.
2823  *
2824  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
2825  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
2826  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
2827  */
2828 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2829                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2830 {
2831         int nr_pinned;
2832         /*
2833          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
2834          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
2835          *
2836          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2837          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2838          */
2839         gup_flags |= FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY;
2840
2841         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2842                                                  pages);
2843
2844         /*
2845          * As specified in the API description above, this routine is not
2846          * allowed to return negative values. However, the common core
2847          * routine internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno.
2848          * Therefore, correct for that here:
2849          */
2850         if (nr_pinned < 0)
2851                 nr_pinned = 0;
2852
2853         return nr_pinned;
2854 }
2855 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
2856
2857 /**
2858  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2859  * @start:      starting user address
2860  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2861  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2862  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2863  *              Should be at least nr_pages long.
2864  *
2865  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
2866  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2867  * calling get_user_pages().
2868  *
2869  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
2870  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
2871  * -errno.
2872  */
2873 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2874                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2875 {
2876         if (!is_valid_gup_flags(gup_flags))
2877                 return -EINVAL;
2878
2879         /*
2880          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
2881          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
2882          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
2883          * request.
2884          */
2885         gup_flags |= FOLL_GET;
2886         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2887 }
2888 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
2889
2890 /**
2891  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
2892  *
2893  * @start:      starting user address
2894  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2895  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2896  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2897  *              Should be at least nr_pages long.
2898  *
2899  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
2900  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
2901  * the arguments here are identical.
2902  *
2903  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2904  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
2905  */
2906 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2907                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2908 {
2909         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2910         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2911                 return -EINVAL;
2912
2913         gup_flags |= FOLL_PIN;
2914         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
2915 }
2916 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
2917
2918 /*
2919  * This is the FOLL_PIN equivalent of get_user_pages_fast_only(). Behavior
2920  * is the same, except that this one sets FOLL_PIN instead of FOLL_GET.
2921  *
2922  * The API rules are the same, too: no negative values may be returned.
2923  */
2924 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2925                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2926 {
2927         int nr_pinned;
2928
2929         /*
2930          * FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. Note that the API
2931          * rules require returning 0, rather than -errno:
2932          */
2933         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2934                 return 0;
2935         /*
2936          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
2937          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
2938          */
2939         gup_flags |= (FOLL_PIN | FOLL_FAST_ONLY);
2940         nr_pinned = internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags,
2941                                                  pages);
2942         /*
2943          * This routine is not allowed to return negative values. However,
2944          * internal_get_user_pages_fast() *can* return -errno. Therefore,
2945          * correct for that here:
2946          */
2947         if (nr_pinned < 0)
2948                 nr_pinned = 0;
2949
2950         return nr_pinned;
2951 }
2952 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast_only);
2953
2954 /**
2955  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
2956  *
2957  * @mm:         mm_struct of target mm
2958  * @start:      starting user address
2959  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2960  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2961  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2962  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2963  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2964  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
2965  *              Or NULL if the caller does not require them.
2966  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2967  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2968  *              utilised. Lock must initially be held.
2969  *
2970  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
2971  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
2972  * the arguments here are identical.
2973  *
2974  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
2975  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
2976  */
2977 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2978                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2979                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2980                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
2981 {
2982         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2983         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
2984                 return -EINVAL;
2985
2986         gup_flags |= FOLL_PIN;
2987         return __get_user_pages_remote(mm, start, nr_pages, gup_flags,
2988                                        pages, vmas, locked);
2989 }
2990 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
2991
2992 /**
2993  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
2994  *
2995  * @start:      starting user address
2996  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2997  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2998  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2999  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
3000  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
3001  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
3002  *              Or NULL if the caller does not require them.
3003  *
3004  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3005  * FOLL_PIN is set.
3006  *
3007  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3008  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3009  */
3010 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3011                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3012                     struct vm_area_struct **vmas)
3013 {
3014         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3015         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3016                 return -EINVAL;
3017
3018         gup_flags |= FOLL_PIN;
3019         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3020                                      pages, vmas, gup_flags);
3021 }
3022 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3023
3024 /*
3025  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3026  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3027  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3028  */
3029 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3030                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3031 {
3032         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
3033         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_GET))
3034                 return -EINVAL;
3035
3036         gup_flags |= FOLL_PIN;
3037         return get_user_pages_unlocked(start, nr_pages, pages, gup_flags);
3038 }
3039 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
This page took 0.201935 seconds and 4 git commands to generate.