]> Git Repo - linux.git/blob - mm/gup.c
Merge tag 'selinux-pr-20240911' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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/memfd.h>
9 #include <linux/memremap.h>
10 #include <linux/pagemap.h>
11 #include <linux/rmap.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/swapops.h>
14 #include <linux/secretmem.h>
15
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/rwsem.h>
18 #include <linux/hugetlb.h>
19 #include <linux/migrate.h>
20 #include <linux/mm_inline.h>
21 #include <linux/pagevec.h>
22 #include <linux/sched/mm.h>
23 #include <linux/shmem_fs.h>
24
25 #include <asm/mmu_context.h>
26 #include <asm/tlbflush.h>
27
28 #include "internal.h"
29
30 struct follow_page_context {
31         struct dev_pagemap *pgmap;
32         unsigned int page_mask;
33 };
34
35 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
36                                              unsigned long npages)
37 {
38         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
39                 return;
40
41         /*
42          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
43          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
44          * stick around until the page is freed.
45          *
46          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
47          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
48          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
49          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
50          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
51          * neither is the case, there is certainly something wrong.
52          */
53         for (; npages; npages--, pages++) {
54                 struct page *page = *pages;
55                 struct folio *folio = page_folio(page);
56
57                 if (is_zero_page(page) ||
58                     !folio_test_anon(folio))
59                         continue;
60                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
61                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
62                 else
63                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
64                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
65                                        !PageAnonExclusive(page), page);
66         }
67 }
68
69 /*
70  * Return the folio with ref appropriately incremented,
71  * or NULL if that failed.
72  */
73 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
74 {
75         struct folio *folio;
76
77 retry:
78         folio = page_folio(page);
79         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
80                 return NULL;
81         if (unlikely(!folio_ref_try_add(folio, refs)))
82                 return NULL;
83
84         /*
85          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
86          * could be that between calling page_folio() and the refcount
87          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
88          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
89          * we were given anymore.
90          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
91          * belongs to this folio.
92          */
93         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
94                 if (!put_devmap_managed_folio_refs(folio, refs))
95                         folio_put_refs(folio, refs);
96                 goto retry;
97         }
98
99         return folio;
100 }
101
102 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
103 {
104         if (flags & FOLL_PIN) {
105                 if (is_zero_folio(folio))
106                         return;
107                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
108                 if (folio_test_large(folio))
109                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
110                 else
111                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
112         }
113
114         if (!put_devmap_managed_folio_refs(folio, refs))
115                 folio_put_refs(folio, refs);
116 }
117
118 /**
119  * try_grab_folio() - add a folio's refcount by a flag-dependent amount
120  * @folio:    pointer to folio to be grabbed
121  * @refs:     the value to (effectively) add to the folio's refcount
122  * @flags:    gup flags: these are the FOLL_* flag values
123  *
124  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
125  *
126  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
127  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
128  *
129  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
130  * time.
131  *
132  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
133  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
134  *
135  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the folio could not
136  *                      be grabbed.
137  *
138  * It is called when we have a stable reference for the folio, typically in
139  * GUP slow path.
140  */
141 int __must_check try_grab_folio(struct folio *folio, int refs,
142                                 unsigned int flags)
143 {
144         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
145                 return -ENOMEM;
146
147         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(&folio->page)))
148                 return -EREMOTEIO;
149
150         if (flags & FOLL_GET)
151                 folio_ref_add(folio, refs);
152         else if (flags & FOLL_PIN) {
153                 /*
154                  * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
155                  * and it is used in a *lot* of places.
156                  */
157                 if (is_zero_folio(folio))
158                         return 0;
159
160                 /*
161                  * Increment the normal page refcount field at least once,
162                  * so that the page really is pinned.
163                  */
164                 if (folio_test_large(folio)) {
165                         folio_ref_add(folio, refs);
166                         atomic_add(refs, &folio->_pincount);
167                 } else {
168                         folio_ref_add(folio, refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
169                 }
170
171                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
172         }
173
174         return 0;
175 }
176
177 /**
178  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
179  * @page:            pointer to page to be released
180  *
181  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
182  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
183  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
184  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
185  */
186 void unpin_user_page(struct page *page)
187 {
188         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
189         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
190 }
191 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
192
193 /**
194  * unpin_folio() - release a dma-pinned folio
195  * @folio:         pointer to folio to be released
196  *
197  * Folios that were pinned via memfd_pin_folios() or other similar routines
198  * must be released either using unpin_folio() or unpin_folios().
199  */
200 void unpin_folio(struct folio *folio)
201 {
202         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
203 }
204 EXPORT_SYMBOL_GPL(unpin_folio);
205
206 /**
207  * folio_add_pin - Try to get an additional pin on a pinned folio
208  * @folio: The folio to be pinned
209  *
210  * Get an additional pin on a folio we already have a pin on.  Makes no change
211  * if the folio is a zero_page.
212  */
213 void folio_add_pin(struct folio *folio)
214 {
215         if (is_zero_folio(folio))
216                 return;
217
218         /*
219          * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also* increment the normal
220          * page refcount field at least once, so that the page really is
221          * pinned.
222          */
223         if (folio_test_large(folio)) {
224                 WARN_ON_ONCE(atomic_read(&folio->_pincount) < 1);
225                 folio_ref_inc(folio);
226                 atomic_inc(&folio->_pincount);
227         } else {
228                 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
229                 folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
230         }
231 }
232
233 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
234                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
235 {
236         struct page *next = nth_page(start, i);
237         struct folio *folio = page_folio(next);
238         unsigned int nr = 1;
239
240         if (folio_test_large(folio))
241                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
242                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
243
244         *ntails = nr;
245         return folio;
246 }
247
248 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
249                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
250 {
251         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
252         unsigned int nr;
253
254         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
255                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
256                         break;
257         }
258
259         *ntails = nr - i;
260         return folio;
261 }
262
263 /**
264  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
265  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
266  * @npages: number of pages in the @pages array.
267  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
268  *
269  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
270  * variants called on that page.
271  *
272  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
273  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
274  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
275  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
276  *
277  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
278  *
279  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
280  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
281  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
282  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
283  *
284  */
285 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
286                                  bool make_dirty)
287 {
288         unsigned long i;
289         struct folio *folio;
290         unsigned int nr;
291
292         if (!make_dirty) {
293                 unpin_user_pages(pages, npages);
294                 return;
295         }
296
297         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
298         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
299                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
300                 /*
301                  * Checking PageDirty at this point may race with
302                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
303                  * cases:
304                  *
305                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
306                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
307                  * because clear_page_dirty_for_io() called
308                  * folio_mkclean(), followed by set_page_dirty().
309                  * However, now the page is going to get written back,
310                  * which meets the original intention of setting it
311                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
312                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
313                  * back.
314                  *
315                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
316                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
317                  * written back, so it gets written back again in the
318                  * next writeback cycle. This is harmless.
319                  */
320                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
321                         folio_lock(folio);
322                         folio_mark_dirty(folio);
323                         folio_unlock(folio);
324                 }
325                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
326         }
327 }
328 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
329
330 /**
331  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
332  * gup-pinned page range
333  *
334  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
335  * @npages: number of consecutive pages to release.
336  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
337  *
338  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
339  * pin_user_pages() variants called on that page.
340  *
341  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
342  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
343  * page range was previously listed as clean.
344  *
345  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
346  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
347  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
348  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
349  *
350  */
351 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
352                                       bool make_dirty)
353 {
354         unsigned long i;
355         struct folio *folio;
356         unsigned int nr;
357
358         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
359                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
360                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
361                         folio_lock(folio);
362                         folio_mark_dirty(folio);
363                         folio_unlock(folio);
364                 }
365                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
366         }
367 }
368 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
369
370 static void gup_fast_unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
371 {
372         unsigned long i;
373         struct folio *folio;
374         unsigned int nr;
375
376         /*
377          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
378          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
379          * which is why we're unpinning after all.
380          */
381         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
382                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
383                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
384         }
385 }
386
387 /**
388  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
389  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
390  * @npages: number of pages in the @pages array.
391  *
392  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
393  *
394  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
395  */
396 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
397 {
398         unsigned long i;
399         struct folio *folio;
400         unsigned int nr;
401
402         /*
403          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
404          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
405          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
406          */
407         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
408                 return;
409
410         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
411         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
412                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
413                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
414         }
415 }
416 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
417
418 /**
419  * unpin_user_folio() - release pages of a folio
420  * @folio:  pointer to folio to be released
421  * @npages: number of pages of same folio
422  *
423  * Release npages of the folio
424  */
425 void unpin_user_folio(struct folio *folio, unsigned long npages)
426 {
427         gup_put_folio(folio, npages, FOLL_PIN);
428 }
429 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_folio);
430
431 /**
432  * unpin_folios() - release an array of gup-pinned folios.
433  * @folios:  array of folios to be marked dirty and released.
434  * @nfolios: number of folios in the @folios array.
435  *
436  * For each folio in the @folios array, release the folio using gup_put_folio.
437  *
438  * Please see the unpin_folio() documentation for details.
439  */
440 void unpin_folios(struct folio **folios, unsigned long nfolios)
441 {
442         unsigned long i = 0, j;
443
444         /*
445          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking folios
446          * (by leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup
447          * returned a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed
448          * it here.
449          */
450         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(nfolios)))
451                 return;
452
453         while (i < nfolios) {
454                 for (j = i + 1; j < nfolios; j++)
455                         if (folios[i] != folios[j])
456                                 break;
457
458                 if (folios[i])
459                         gup_put_folio(folios[i], j - i, FOLL_PIN);
460                 i = j;
461         }
462 }
463 EXPORT_SYMBOL_GPL(unpin_folios);
464
465 /*
466  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
467  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
468  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
469  */
470 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
471 {
472         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
473                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
474 }
475
476 #ifdef CONFIG_MMU
477
478 #ifdef CONFIG_HAVE_GUP_FAST
479 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long sz,
480                            unsigned long addr, unsigned long end,
481                            struct page **pages)
482 {
483         struct page *start_page;
484         int nr;
485
486         start_page = nth_page(page, (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
487         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
488                 pages[nr] = nth_page(start_page, nr);
489
490         return nr;
491 }
492
493 /**
494  * try_grab_folio_fast() - Attempt to get or pin a folio in fast path.
495  * @page:  pointer to page to be grabbed
496  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
497  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
498  *
499  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
500  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
501  *
502  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
503  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
504  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
505  *
506  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
507  *
508  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
509  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
510  *
511  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
512  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
513  *
514  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
515  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
516  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
517  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
518  *
519  * It uses add ref unless zero to elevate the folio refcount and must be called
520  * in fast path only.
521  */
522 static struct folio *try_grab_folio_fast(struct page *page, int refs,
523                                          unsigned int flags)
524 {
525         struct folio *folio;
526
527         /* Raise warn if it is not called in fast GUP */
528         VM_WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
529
530         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == 0))
531                 return NULL;
532
533         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
534                 return NULL;
535
536         if (flags & FOLL_GET)
537                 return try_get_folio(page, refs);
538
539         /* FOLL_PIN is set */
540
541         /*
542          * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
543          * and it is used in a *lot* of places.
544          */
545         if (is_zero_page(page))
546                 return page_folio(page);
547
548         folio = try_get_folio(page, refs);
549         if (!folio)
550                 return NULL;
551
552         /*
553          * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
554          * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
555          * path.
556          */
557         if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
558                      !folio_is_longterm_pinnable(folio))) {
559                 if (!put_devmap_managed_folio_refs(folio, refs))
560                         folio_put_refs(folio, refs);
561                 return NULL;
562         }
563
564         /*
565          * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
566          *
567          * However, be sure to *also* increment the normal folio
568          * refcount field at least once, so that the folio really
569          * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
570          * try_get_folio() is left intact.
571          */
572         if (folio_test_large(folio))
573                 atomic_add(refs, &folio->_pincount);
574         else
575                 folio_ref_add(folio,
576                                 refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
577         /*
578          * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
579          * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
580          * barrier in folio_try_share_anon_rmap_*().
581          */
582         smp_mb__after_atomic();
583
584         node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
585
586         return folio;
587 }
588 #endif  /* CONFIG_HAVE_GUP_FAST */
589
590 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
591                                   unsigned int flags, unsigned long address)
592 {
593         if (!(flags & FOLL_DUMP))
594                 return NULL;
595
596         /*
597          * When core dumping, we don't want to allocate unnecessary pages or
598          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
599          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
600          * But we can only make this optimization where a hole would surely
601          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
602          */
603         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
604                 struct hstate *h = hstate_vma(vma);
605
606                 if (!hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, address))
607                         return ERR_PTR(-EFAULT);
608         } else if ((vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault)) {
609                 return ERR_PTR(-EFAULT);
610         }
611
612         return NULL;
613 }
614
615 #ifdef CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES
616 static struct page *follow_huge_pud(struct vm_area_struct *vma,
617                                     unsigned long addr, pud_t *pudp,
618                                     int flags, struct follow_page_context *ctx)
619 {
620         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
621         struct page *page;
622         pud_t pud = *pudp;
623         unsigned long pfn = pud_pfn(pud);
624         int ret;
625
626         assert_spin_locked(pud_lockptr(mm, pudp));
627
628         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pud_write(pud))
629                 return NULL;
630
631         if (!pud_present(pud))
632                 return NULL;
633
634         pfn += (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
635
636         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD) &&
637             pud_devmap(pud)) {
638                 /*
639                  * device mapped pages can only be returned if the caller
640                  * will manage the page reference count.
641                  *
642                  * At least one of FOLL_GET | FOLL_PIN must be set, so
643                  * assert that here:
644                  */
645                 if (!(flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)))
646                         return ERR_PTR(-EEXIST);
647
648                 if (flags & FOLL_TOUCH)
649                         touch_pud(vma, addr, pudp, flags & FOLL_WRITE);
650
651                 ctx->pgmap = get_dev_pagemap(pfn, ctx->pgmap);
652                 if (!ctx->pgmap)
653                         return ERR_PTR(-EFAULT);
654         }
655
656         page = pfn_to_page(pfn);
657
658         if (!pud_devmap(pud) && !pud_write(pud) &&
659             gup_must_unshare(vma, flags, page))
660                 return ERR_PTR(-EMLINK);
661
662         ret = try_grab_folio(page_folio(page), 1, flags);
663         if (ret)
664                 page = ERR_PTR(ret);
665         else
666                 ctx->page_mask = HPAGE_PUD_NR - 1;
667
668         return page;
669 }
670
671 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PMDs in COW mappings. */
672 static inline bool can_follow_write_pmd(pmd_t pmd, struct page *page,
673                                         struct vm_area_struct *vma,
674                                         unsigned int flags)
675 {
676         /* If the pmd is writable, we can write to the page. */
677         if (pmd_write(pmd))
678                 return true;
679
680         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
681         if (!(flags & FOLL_FORCE))
682                 return false;
683
684         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
685         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
686                 return false;
687
688         /* ... or read-only private ones */
689         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
690                 return false;
691
692         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
693         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
694                 return false;
695
696         /*
697          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
698          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
699          */
700         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
701                 return false;
702
703         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
704         if (pmd_needs_soft_dirty_wp(vma, pmd))
705                 return false;
706         return !userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, pmd);
707 }
708
709 static struct page *follow_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
710                                     unsigned long addr, pmd_t *pmd,
711                                     unsigned int flags,
712                                     struct follow_page_context *ctx)
713 {
714         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
715         pmd_t pmdval = *pmd;
716         struct page *page;
717         int ret;
718
719         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmd));
720
721         page = pmd_page(pmdval);
722         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
723             !can_follow_write_pmd(pmdval, page, vma, flags))
724                 return NULL;
725
726         /* Avoid dumping huge zero page */
727         if ((flags & FOLL_DUMP) && is_huge_zero_pmd(pmdval))
728                 return ERR_PTR(-EFAULT);
729
730         if (pmd_protnone(*pmd) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
731                 return NULL;
732
733         if (!pmd_write(pmdval) && gup_must_unshare(vma, flags, page))
734                 return ERR_PTR(-EMLINK);
735
736         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
737                         !PageAnonExclusive(page), page);
738
739         ret = try_grab_folio(page_folio(page), 1, flags);
740         if (ret)
741                 return ERR_PTR(ret);
742
743 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
744         if (pmd_trans_huge(pmdval) && (flags & FOLL_TOUCH))
745                 touch_pmd(vma, addr, pmd, flags & FOLL_WRITE);
746 #endif  /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
747
748         page += (addr & ~HPAGE_PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
749         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
750
751         return page;
752 }
753
754 #else  /* CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES */
755 static struct page *follow_huge_pud(struct vm_area_struct *vma,
756                                     unsigned long addr, pud_t *pudp,
757                                     int flags, struct follow_page_context *ctx)
758 {
759         return NULL;
760 }
761
762 static struct page *follow_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
763                                     unsigned long addr, pmd_t *pmd,
764                                     unsigned int flags,
765                                     struct follow_page_context *ctx)
766 {
767         return NULL;
768 }
769 #endif  /* CONFIG_PGTABLE_HAS_HUGE_LEAVES */
770
771 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
772                 pte_t *pte, unsigned int flags)
773 {
774         if (flags & FOLL_TOUCH) {
775                 pte_t orig_entry = ptep_get(pte);
776                 pte_t entry = orig_entry;
777
778                 if (flags & FOLL_WRITE)
779                         entry = pte_mkdirty(entry);
780                 entry = pte_mkyoung(entry);
781
782                 if (!pte_same(orig_entry, entry)) {
783                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
784                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
785                 }
786         }
787
788         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
789         return -EEXIST;
790 }
791
792 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
793 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
794                                         struct vm_area_struct *vma,
795                                         unsigned int flags)
796 {
797         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
798         if (pte_write(pte))
799                 return true;
800
801         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
802         if (!(flags & FOLL_FORCE))
803                 return false;
804
805         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
806         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
807                 return false;
808
809         /* ... or read-only private ones */
810         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
811                 return false;
812
813         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
814         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
815                 return false;
816
817         /*
818          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
819          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
820          */
821         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
822                 return false;
823
824         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
825         if (pte_needs_soft_dirty_wp(vma, pte))
826                 return false;
827         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
828 }
829
830 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
831                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
832                 struct dev_pagemap **pgmap)
833 {
834         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
835         struct page *page;
836         spinlock_t *ptl;
837         pte_t *ptep, pte;
838         int ret;
839
840         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
841         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
842                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
843                 return ERR_PTR(-EINVAL);
844
845         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
846         if (!ptep)
847                 return no_page_table(vma, flags, address);
848         pte = ptep_get(ptep);
849         if (!pte_present(pte))
850                 goto no_page;
851         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
852                 goto no_page;
853
854         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
855
856         /*
857          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
858          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
859          */
860         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
861             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
862                 page = NULL;
863                 goto out;
864         }
865
866         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
867                 /*
868                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
869                  * case since they are only valid while holding the pgmap
870                  * reference.
871                  */
872                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
873                 if (*pgmap)
874                         page = pte_page(pte);
875                 else
876                         goto no_page;
877         } else if (unlikely(!page)) {
878                 if (flags & FOLL_DUMP) {
879                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
880                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
881                         goto out;
882                 }
883
884                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
885                         page = pte_page(pte);
886                 } else {
887                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
888                         page = ERR_PTR(ret);
889                         goto out;
890                 }
891         }
892
893         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
894                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
895                 goto out;
896         }
897
898         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
899                        !PageAnonExclusive(page), page);
900
901         /* try_grab_folio() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
902         ret = try_grab_folio(page_folio(page), 1, flags);
903         if (unlikely(ret)) {
904                 page = ERR_PTR(ret);
905                 goto out;
906         }
907
908         /*
909          * We need to make the page accessible if and only if we are going
910          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
911          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
912          */
913         if (flags & FOLL_PIN) {
914                 ret = arch_make_page_accessible(page);
915                 if (ret) {
916                         unpin_user_page(page);
917                         page = ERR_PTR(ret);
918                         goto out;
919                 }
920         }
921         if (flags & FOLL_TOUCH) {
922                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
923                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
924                         set_page_dirty(page);
925                 /*
926                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
927                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
928                  * mark_page_accessed().
929                  */
930                 mark_page_accessed(page);
931         }
932 out:
933         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
934         return page;
935 no_page:
936         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
937         if (!pte_none(pte))
938                 return NULL;
939         return no_page_table(vma, flags, address);
940 }
941
942 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
943                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
944                                     unsigned int flags,
945                                     struct follow_page_context *ctx)
946 {
947         pmd_t *pmd, pmdval;
948         spinlock_t *ptl;
949         struct page *page;
950         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
951
952         pmd = pmd_offset(pudp, address);
953         pmdval = pmdp_get_lockless(pmd);
954         if (pmd_none(pmdval))
955                 return no_page_table(vma, flags, address);
956         if (!pmd_present(pmdval))
957                 return no_page_table(vma, flags, address);
958         if (pmd_devmap(pmdval)) {
959                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
960                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
961                 spin_unlock(ptl);
962                 if (page)
963                         return page;
964                 return no_page_table(vma, flags, address);
965         }
966         if (likely(!pmd_leaf(pmdval)))
967                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
968
969         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
970                 return no_page_table(vma, flags, address);
971
972         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
973         pmdval = *pmd;
974         if (unlikely(!pmd_present(pmdval))) {
975                 spin_unlock(ptl);
976                 return no_page_table(vma, flags, address);
977         }
978         if (unlikely(!pmd_leaf(pmdval))) {
979                 spin_unlock(ptl);
980                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
981         }
982         if (pmd_trans_huge(pmdval) && (flags & FOLL_SPLIT_PMD)) {
983                 spin_unlock(ptl);
984                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
985                 /* If pmd was left empty, stuff a page table in there quickly */
986                 return pte_alloc(mm, pmd) ? ERR_PTR(-ENOMEM) :
987                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
988         }
989         page = follow_huge_pmd(vma, address, pmd, flags, ctx);
990         spin_unlock(ptl);
991         return page;
992 }
993
994 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
995                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
996                                     unsigned int flags,
997                                     struct follow_page_context *ctx)
998 {
999         pud_t *pudp, pud;
1000         spinlock_t *ptl;
1001         struct page *page;
1002         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1003
1004         pudp = pud_offset(p4dp, address);
1005         pud = READ_ONCE(*pudp);
1006         if (!pud_present(pud))
1007                 return no_page_table(vma, flags, address);
1008         if (pud_leaf(pud)) {
1009                 ptl = pud_lock(mm, pudp);
1010                 page = follow_huge_pud(vma, address, pudp, flags, ctx);
1011                 spin_unlock(ptl);
1012                 if (page)
1013                         return page;
1014                 return no_page_table(vma, flags, address);
1015         }
1016         if (unlikely(pud_bad(pud)))
1017                 return no_page_table(vma, flags, address);
1018
1019         return follow_pmd_mask(vma, address, pudp, flags, ctx);
1020 }
1021
1022 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
1023                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
1024                                     unsigned int flags,
1025                                     struct follow_page_context *ctx)
1026 {
1027         p4d_t *p4dp, p4d;
1028
1029         p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
1030         p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1031         BUILD_BUG_ON(p4d_leaf(p4d));
1032
1033         if (!p4d_present(p4d) || p4d_bad(p4d))
1034                 return no_page_table(vma, flags, address);
1035
1036         return follow_pud_mask(vma, address, p4dp, flags, ctx);
1037 }
1038
1039 /**
1040  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
1041  * @vma: vm_area_struct mapping @address
1042  * @address: virtual address to look up
1043  * @flags: flags modifying lookup behaviour
1044  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
1045  *       pointer to output page_mask
1046  *
1047  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
1048  *
1049  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
1050  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
1051  *
1052  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
1053  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
1054  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
1055  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
1056  *
1057  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
1058  *
1059  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
1060  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
1061  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
1062  */
1063 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
1064                               unsigned long address, unsigned int flags,
1065                               struct follow_page_context *ctx)
1066 {
1067         pgd_t *pgd;
1068         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1069         struct page *page;
1070
1071         vma_pgtable_walk_begin(vma);
1072
1073         ctx->page_mask = 0;
1074         pgd = pgd_offset(mm, address);
1075
1076         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
1077                 page = no_page_table(vma, flags, address);
1078         else
1079                 page = follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
1080
1081         vma_pgtable_walk_end(vma);
1082
1083         return page;
1084 }
1085
1086 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1087                          unsigned int foll_flags)
1088 {
1089         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1090         struct page *page;
1091
1092         if (vma_is_secretmem(vma))
1093                 return NULL;
1094
1095         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
1096                 return NULL;
1097
1098         /*
1099          * We never set FOLL_HONOR_NUMA_FAULT because callers don't expect
1100          * to fail on PROT_NONE-mapped pages.
1101          */
1102         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
1103         if (ctx.pgmap)
1104                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1105         return page;
1106 }
1107
1108 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1109                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
1110                 struct page **page)
1111 {
1112         pgd_t *pgd;
1113         p4d_t *p4d;
1114         pud_t *pud;
1115         pmd_t *pmd;
1116         pte_t *pte;
1117         pte_t entry;
1118         int ret = -EFAULT;
1119
1120         /* user gate pages are read-only */
1121         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
1122                 return -EFAULT;
1123         if (address > TASK_SIZE)
1124                 pgd = pgd_offset_k(address);
1125         else
1126                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
1127         if (pgd_none(*pgd))
1128                 return -EFAULT;
1129         p4d = p4d_offset(pgd, address);
1130         if (p4d_none(*p4d))
1131                 return -EFAULT;
1132         pud = pud_offset(p4d, address);
1133         if (pud_none(*pud))
1134                 return -EFAULT;
1135         pmd = pmd_offset(pud, address);
1136         if (!pmd_present(*pmd))
1137                 return -EFAULT;
1138         pte = pte_offset_map(pmd, address);
1139         if (!pte)
1140                 return -EFAULT;
1141         entry = ptep_get(pte);
1142         if (pte_none(entry))
1143                 goto unmap;
1144         *vma = get_gate_vma(mm);
1145         if (!page)
1146                 goto out;
1147         *page = vm_normal_page(*vma, address, entry);
1148         if (!*page) {
1149                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(entry)))
1150                         goto unmap;
1151                 *page = pte_page(entry);
1152         }
1153         ret = try_grab_folio(page_folio(*page), 1, gup_flags);
1154         if (unlikely(ret))
1155                 goto unmap;
1156 out:
1157         ret = 0;
1158 unmap:
1159         pte_unmap(pte);
1160         return ret;
1161 }
1162
1163 /*
1164  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
1165  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
1166  * to 0 and -EBUSY returned.
1167  */
1168 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
1169                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
1170                 int *locked)
1171 {
1172         unsigned int fault_flags = 0;
1173         vm_fault_t ret;
1174
1175         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
1176                 return -EFAULT;
1177         if (*flags & FOLL_WRITE)
1178                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
1179         if (*flags & FOLL_REMOTE)
1180                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
1181         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
1182                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1183                 /*
1184                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
1185                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
1186                  * That's because some callers may not be prepared to
1187                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
1188                  */
1189                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
1190                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
1191         }
1192         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
1193                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
1194         if (*flags & FOLL_TRIED) {
1195                 /*
1196                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
1197                  * can co-exist
1198                  */
1199                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1200         }
1201         if (unshare) {
1202                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
1203                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
1204                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1205         }
1206
1207         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1208
1209         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1210                 /*
1211                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
1212                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
1213                  */
1214                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
1215                 *locked = 0;
1216
1217                 /*
1218                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
1219                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
1220                  * what has happened - we've just fully completed a page
1221                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
1222                  * that we want to take the mmap lock _again_.
1223                  */
1224                 return -EAGAIN;
1225         }
1226
1227         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1228                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
1229
1230                 if (err)
1231                         return err;
1232                 BUG();
1233         }
1234
1235         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1236                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
1237                         *locked = 0;
1238                 return -EBUSY;
1239         }
1240
1241         return 0;
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Writing to file-backed mappings which require folio dirty tracking using GUP
1246  * is a fundamentally broken operation, as kernel write access to GUP mappings
1247  * do not adhere to the semantics expected by a file system.
1248  *
1249  * Consider the following scenario:-
1250  *
1251  * 1. A folio is written to via GUP which write-faults the memory, notifying
1252  *    the file system and dirtying the folio.
1253  * 2. Later, writeback is triggered, resulting in the folio being cleaned and
1254  *    the PTE being marked read-only.
1255  * 3. The GUP caller writes to the folio, as it is mapped read/write via the
1256  *    direct mapping.
1257  * 4. The GUP caller, now done with the page, unpins it and sets it dirty
1258  *    (though it does not have to).
1259  *
1260  * This results in both data being written to a folio without writenotify, and
1261  * the folio being dirtied unexpectedly (if the caller decides to do so).
1262  */
1263 static bool writable_file_mapping_allowed(struct vm_area_struct *vma,
1264                                           unsigned long gup_flags)
1265 {
1266         /*
1267          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
1268          * pin is the most egregious case so this is the case we disallow.
1269          */
1270         if ((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM)) !=
1271             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM))
1272                 return true;
1273
1274         /*
1275          * If the VMA does not require dirty tracking then no problematic write
1276          * can occur either.
1277          */
1278         return !vma_needs_dirty_tracking(vma);
1279 }
1280
1281 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1282 {
1283         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1284         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1285         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1286         bool vma_anon = vma_is_anonymous(vma);
1287
1288         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1289                 return -EFAULT;
1290
1291         if ((gup_flags & FOLL_ANON) && !vma_anon)
1292                 return -EFAULT;
1293
1294         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1295                 return -EOPNOTSUPP;
1296
1297         if (vma_is_secretmem(vma))
1298                 return -EFAULT;
1299
1300         if (write) {
1301                 if (!vma_anon &&
1302                     !writable_file_mapping_allowed(vma, gup_flags))
1303                         return -EFAULT;
1304
1305                 if (!(vm_flags & VM_WRITE) || (vm_flags & VM_SHADOW_STACK)) {
1306                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1307                                 return -EFAULT;
1308                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
1309                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1310                                 return -EFAULT;
1311                         /*
1312                          * We used to let the write,force case do COW in a
1313                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1314                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1315                          * executable, without corrupting the file (yet only
1316                          * when that file had been opened for writing!).
1317                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1318                          * just reject it.
1319                          */
1320                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1321                                 return -EFAULT;
1322                 }
1323         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1324                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1325                         return -EFAULT;
1326                 /*
1327                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1328                  * have VM_MAYREAD set?
1329                  */
1330                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1331                         return -EFAULT;
1332         }
1333         /*
1334          * gups are always data accesses, not instruction
1335          * fetches, so execute=false here
1336          */
1337         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1338                 return -EFAULT;
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 /*
1343  * This is "vma_lookup()", but with a warning if we would have
1344  * historically expanded the stack in the GUP code.
1345  */
1346 static struct vm_area_struct *gup_vma_lookup(struct mm_struct *mm,
1347          unsigned long addr)
1348 {
1349 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
1350         return vma_lookup(mm, addr);
1351 #else
1352         static volatile unsigned long next_warn;
1353         struct vm_area_struct *vma;
1354         unsigned long now, next;
1355
1356         vma = find_vma(mm, addr);
1357         if (!vma || (addr >= vma->vm_start))
1358                 return vma;
1359
1360         /* Only warn for half-way relevant accesses */
1361         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
1362                 return NULL;
1363         if (vma->vm_start - addr > 65536)
1364                 return NULL;
1365
1366         /* Let's not warn more than once an hour.. */
1367         now = jiffies; next = next_warn;
1368         if (next && time_before(now, next))
1369                 return NULL;
1370         next_warn = now + 60*60*HZ;
1371
1372         /* Let people know things may have changed. */
1373         pr_warn("GUP no longer grows the stack in %s (%d): %lx-%lx (%lx)\n",
1374                 current->comm, task_pid_nr(current),
1375                 vma->vm_start, vma->vm_end, addr);
1376         dump_stack();
1377         return NULL;
1378 #endif
1379 }
1380
1381 /**
1382  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1383  * @mm:         mm_struct of target mm
1384  * @start:      starting user address
1385  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1386  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1387  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1388  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1389  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1390  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1391  *
1392  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1393  * number requested), or an error. Details about the return value:
1394  *
1395  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1396  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1397  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1398  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1399  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1400  *
1401  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1402  *
1403  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1404  *
1405  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1406  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1407  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1408  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1409  *
1410  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1411  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1412  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1413  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1414  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1415  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1416  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1417  * locks can't be held over the syscall boundary.
1418  *
1419  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1420  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1421  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1422  * before put_page is called.
1423  *
1424  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1425  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1426  *
1427  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1428  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1429  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1430  *
1431  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1432  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1433  * you need some special @gup_flags.
1434  */
1435 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1436                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1437                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1438                 int *locked)
1439 {
1440         long ret = 0, i = 0;
1441         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1442         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1443
1444         if (!nr_pages)
1445                 return 0;
1446
1447         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1448
1449         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1450
1451         do {
1452                 struct page *page;
1453                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1454                 unsigned int page_increm;
1455
1456                 /* first iteration or cross vma bound */
1457                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1458                         /*
1459                          * MADV_POPULATE_(READ|WRITE) wants to handle VMA
1460                          * lookups+error reporting differently.
1461                          */
1462                         if (gup_flags & FOLL_MADV_POPULATE) {
1463                                 vma = vma_lookup(mm, start);
1464                                 if (!vma) {
1465                                         ret = -ENOMEM;
1466                                         goto out;
1467                                 }
1468                                 if (check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1469                                         ret = -EINVAL;
1470                                         goto out;
1471                                 }
1472                                 goto retry;
1473                         }
1474                         vma = gup_vma_lookup(mm, start);
1475                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1476                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1477                                                 gup_flags, &vma,
1478                                                 pages ? &page : NULL);
1479                                 if (ret)
1480                                         goto out;
1481                                 ctx.page_mask = 0;
1482                                 goto next_page;
1483                         }
1484
1485                         if (!vma) {
1486                                 ret = -EFAULT;
1487                                 goto out;
1488                         }
1489                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1490                         if (ret)
1491                                 goto out;
1492                 }
1493 retry:
1494                 /*
1495                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1496                  * potentially allocating memory.
1497                  */
1498                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1499                         ret = -EINTR;
1500                         goto out;
1501                 }
1502                 cond_resched();
1503
1504                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1505                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1506                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1507                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1508                         switch (ret) {
1509                         case 0:
1510                                 goto retry;
1511                         case -EBUSY:
1512                         case -EAGAIN:
1513                                 ret = 0;
1514                                 fallthrough;
1515                         case -EFAULT:
1516                         case -ENOMEM:
1517                         case -EHWPOISON:
1518                                 goto out;
1519                         }
1520                         BUG();
1521                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1522                         /*
1523                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1524                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1525                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1526                          * for this page.
1527                          */
1528                         if (pages) {
1529                                 ret = PTR_ERR(page);
1530                                 goto out;
1531                         }
1532                 } else if (IS_ERR(page)) {
1533                         ret = PTR_ERR(page);
1534                         goto out;
1535                 }
1536 next_page:
1537                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1538                 if (page_increm > nr_pages)
1539                         page_increm = nr_pages;
1540
1541                 if (pages) {
1542                         struct page *subpage;
1543                         unsigned int j;
1544
1545                         /*
1546                          * This must be a large folio (and doesn't need to
1547                          * be the whole folio; it can be part of it), do
1548                          * the refcount work for all the subpages too.
1549                          *
1550                          * NOTE: here the page may not be the head page
1551                          * e.g. when start addr is not thp-size aligned.
1552                          * try_grab_folio() should have taken care of tail
1553                          * pages.
1554                          */
1555                         if (page_increm > 1) {
1556                                 struct folio *folio = page_folio(page);
1557
1558                                 /*
1559                                  * Since we already hold refcount on the
1560                                  * large folio, this should never fail.
1561                                  */
1562                                 if (try_grab_folio(folio, page_increm - 1,
1563                                                    foll_flags)) {
1564                                         /*
1565                                          * Release the 1st page ref if the
1566                                          * folio is problematic, fail hard.
1567                                          */
1568                                         gup_put_folio(folio, 1,
1569                                                       foll_flags);
1570                                         ret = -EFAULT;
1571                                         goto out;
1572                                 }
1573                         }
1574
1575                         for (j = 0; j < page_increm; j++) {
1576                                 subpage = nth_page(page, j);
1577                                 pages[i + j] = subpage;
1578                                 flush_anon_page(vma, subpage, start + j * PAGE_SIZE);
1579                                 flush_dcache_page(subpage);
1580                         }
1581                 }
1582
1583                 i += page_increm;
1584                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1585                 nr_pages -= page_increm;
1586         } while (nr_pages);
1587 out:
1588         if (ctx.pgmap)
1589                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1590         return i ? i : ret;
1591 }
1592
1593 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1594                               unsigned int fault_flags)
1595 {
1596         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1597         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1598         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1599
1600         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1601                 return false;
1602
1603         /*
1604          * The architecture might have a hardware protection
1605          * mechanism other than read/write that can deny access.
1606          *
1607          * gup always represents data access, not instruction
1608          * fetches, so execute=false here:
1609          */
1610         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1611                 return false;
1612
1613         return true;
1614 }
1615
1616 /**
1617  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1618  * @mm:         mm_struct of target mm
1619  * @address:    user address
1620  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1621  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1622  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1623  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1624  *
1625  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1626  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1627  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1628  * trying again.
1629  *
1630  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1631  *
1632  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1633  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1634  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1635  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1636  *
1637  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1638  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1639  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1640  * succeed.
1641  *
1642  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1643  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1644  */
1645 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1646                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1647                      bool *unlocked)
1648 {
1649         struct vm_area_struct *vma;
1650         vm_fault_t ret;
1651
1652         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1653
1654         if (unlocked)
1655                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1656
1657 retry:
1658         vma = gup_vma_lookup(mm, address);
1659         if (!vma)
1660                 return -EFAULT;
1661
1662         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1663                 return -EFAULT;
1664
1665         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1666             fatal_signal_pending(current))
1667                 return -EINTR;
1668
1669         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1670
1671         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1672                 /*
1673                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1674                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1675                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1676                  */
1677                 mmap_read_lock(mm);
1678                 *unlocked = true;
1679                 return 0;
1680         }
1681
1682         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1683                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1684
1685                 if (err)
1686                         return err;
1687                 BUG();
1688         }
1689
1690         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1691                 mmap_read_lock(mm);
1692                 *unlocked = true;
1693                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1694                 goto retry;
1695         }
1696
1697         return 0;
1698 }
1699 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1700
1701 /*
1702  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1703  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1704  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1705  */
1706 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1707 {
1708         if (fatal_signal_pending(current))
1709                 return true;
1710
1711         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1712                 return false;
1713
1714         return signal_pending(current);
1715 }
1716
1717 /*
1718  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1719  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1720  * set (*locked = 0).
1721  *
1722  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1723  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1724  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1725  * function execution.
1726  *
1727  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1728  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1729  */
1730 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1731                                                 unsigned long start,
1732                                                 unsigned long nr_pages,
1733                                                 struct page **pages,
1734                                                 int *locked,
1735                                                 unsigned int flags)
1736 {
1737         long ret, pages_done;
1738         bool must_unlock = false;
1739
1740         if (!nr_pages)
1741                 return 0;
1742
1743         /*
1744          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1745          * lock must be released when this returns.
1746          */
1747         if (!*locked) {
1748                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1749                         return -EAGAIN;
1750                 must_unlock = true;
1751                 *locked = 1;
1752         }
1753         else
1754                 mmap_assert_locked(mm);
1755
1756         if (flags & FOLL_PIN)
1757                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1758
1759         /*
1760          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1761          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1762          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1763          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1764          *
1765          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1766          * that here, as any failures will be obvious enough.
1767          */
1768         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1769                 flags |= FOLL_GET;
1770
1771         pages_done = 0;
1772         for (;;) {
1773                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1774                                        locked);
1775                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1776                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1777                         pages_done = ret;
1778                         break;
1779                 }
1780
1781                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1782                 if (!*locked) {
1783                         BUG_ON(ret < 0);
1784                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1785                 }
1786
1787                 if (ret > 0) {
1788                         nr_pages -= ret;
1789                         pages_done += ret;
1790                         if (!nr_pages)
1791                                 break;
1792                 }
1793                 if (*locked) {
1794                         /*
1795                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1796                          * FOLL_NOWAIT.
1797                          */
1798                         if (!pages_done)
1799                                 pages_done = ret;
1800                         break;
1801                 }
1802                 /*
1803                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1804                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1805                  */
1806                 if (likely(pages))
1807                         pages += ret;
1808                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1809
1810                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1811                 must_unlock = true;
1812
1813 retry:
1814                 /*
1815                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1816                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1817                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1818                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1819                  * the caller's request. So we need to check it before we
1820                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1821                  */
1822                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1823                         if (!pages_done)
1824                                 pages_done = -EINTR;
1825                         break;
1826                 }
1827
1828                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1829                 if (ret) {
1830                         BUG_ON(ret > 0);
1831                         if (!pages_done)
1832                                 pages_done = ret;
1833                         break;
1834                 }
1835
1836                 *locked = 1;
1837                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1838                                        pages, locked);
1839                 if (!*locked) {
1840                         /* Continue to retry until we succeeded */
1841                         BUG_ON(ret != 0);
1842                         goto retry;
1843                 }
1844                 if (ret != 1) {
1845                         BUG_ON(ret > 1);
1846                         if (!pages_done)
1847                                 pages_done = ret;
1848                         break;
1849                 }
1850                 nr_pages--;
1851                 pages_done++;
1852                 if (!nr_pages)
1853                         break;
1854                 if (likely(pages))
1855                         pages++;
1856                 start += PAGE_SIZE;
1857         }
1858         if (must_unlock && *locked) {
1859                 /*
1860                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1861                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1862                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1863                  */
1864                 mmap_read_unlock(mm);
1865                 *locked = 0;
1866         }
1867
1868         /*
1869          * Failing to pin anything implies something has gone wrong (except when
1870          * FOLL_NOWAIT is specified).
1871          */
1872         if (WARN_ON_ONCE(pages_done == 0 && !(flags & FOLL_NOWAIT)))
1873                 return -EFAULT;
1874
1875         return pages_done;
1876 }
1877
1878 /**
1879  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1880  * @vma:   target vma
1881  * @start: start address
1882  * @end:   end address
1883  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1884  *
1885  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1886  *
1887  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1888  * code on error.
1889  *
1890  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1891  *
1892  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1893  * be unperturbed.
1894  *
1895  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1896  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1897  */
1898 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1899                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1900 {
1901         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1902         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1903         int local_locked = 1;
1904         int gup_flags;
1905         long ret;
1906
1907         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1908         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1909         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1910         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1911         mmap_assert_locked(mm);
1912
1913         /*
1914          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1915          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1916          */
1917         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1918                 return nr_pages;
1919
1920         /* ... similarly, we've never faulted in PROT_NONE pages */
1921         if (!vma_is_accessible(vma))
1922                 return -EFAULT;
1923
1924         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1925         /*
1926          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1927          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1928          * and we would not want to dirty them for nothing.
1929          *
1930          * Otherwise, do a read fault, and use FOLL_FORCE in case it's not
1931          * readable (ie write-only or executable).
1932          */
1933         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1934                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1935         else
1936                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1937
1938         if (locked)
1939                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
1940
1941         /*
1942          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1943          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1944          */
1945         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1946                                NULL, locked ? locked : &local_locked);
1947         lru_add_drain();
1948         return ret;
1949 }
1950
1951 /*
1952  * faultin_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1953  *                        given range readable/writable
1954  *
1955  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1956  *
1957  * @mm: the mm to populate page tables in
1958  * @start: start address
1959  * @end: end address
1960  * @write: whether to prefault readable or writable
1961  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1962  *
1963  * Returns either number of processed pages in the MM, or a negative error
1964  * code on error (see __get_user_pages()). Note that this function reports
1965  * errors related to VMAs, such as incompatible mappings, as expected by
1966  * MADV_POPULATE_(READ|WRITE).
1967  *
1968  * The range must be page-aligned.
1969  *
1970  * mm->mmap_lock must be held. If it's released, *@locked will be set to 0.
1971  */
1972 long faultin_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1973                         unsigned long end, bool write, int *locked)
1974 {
1975         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1976         int gup_flags;
1977         long ret;
1978
1979         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1980         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1981         mmap_assert_locked(mm);
1982
1983         /*
1984          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1985          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1986          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1987          *             in the page table.
1988          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1989          *                a poisoned page.
1990          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1991          */
1992         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE |
1993                     FOLL_MADV_POPULATE;
1994         if (write)
1995                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1996
1997         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, NULL, locked,
1998                                       gup_flags);
1999         lru_add_drain();
2000         return ret;
2001 }
2002
2003 /*
2004  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
2005  *
2006  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
2007  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
2008  * mmap_lock must not be held.
2009  */
2010 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
2011 {
2012         struct mm_struct *mm = current->mm;
2013         unsigned long end, nstart, nend;
2014         struct vm_area_struct *vma = NULL;
2015         int locked = 0;
2016         long ret = 0;
2017
2018         end = start + len;
2019
2020         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
2021                 /*
2022                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
2023                  * Find first corresponding VMA.
2024                  */
2025                 if (!locked) {
2026                         locked = 1;
2027                         mmap_read_lock(mm);
2028                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
2029                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
2030                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
2031
2032                 if (!vma)
2033                         break;
2034                 /*
2035                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
2036                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
2037                  */
2038                 nend = min(end, vma->vm_end);
2039                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
2040                         continue;
2041                 if (nstart < vma->vm_start)
2042                         nstart = vma->vm_start;
2043                 /*
2044                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
2045                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
2046                  * if the vma was already munlocked.
2047                  */
2048                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
2049                 if (ret < 0) {
2050                         if (ignore_errors) {
2051                                 ret = 0;
2052                                 continue;       /* continue at next VMA */
2053                         }
2054                         break;
2055                 }
2056                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
2057                 ret = 0;
2058         }
2059         if (locked)
2060                 mmap_read_unlock(mm);
2061         return ret;     /* 0 or negative error code */
2062 }
2063 #else /* CONFIG_MMU */
2064 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2065                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
2066                 int *locked, unsigned int foll_flags)
2067 {
2068         struct vm_area_struct *vma;
2069         bool must_unlock = false;
2070         unsigned long vm_flags;
2071         long i;
2072
2073         if (!nr_pages)
2074                 return 0;
2075
2076         /*
2077          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
2078          * lock must be released when this returns.
2079          */
2080         if (!*locked) {
2081                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
2082                         return -EAGAIN;
2083                 must_unlock = true;
2084                 *locked = 1;
2085         }
2086
2087         /* calculate required read or write permissions.
2088          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
2089          */
2090         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
2091                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
2092         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
2093                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
2094
2095         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2096                 vma = find_vma(mm, start);
2097                 if (!vma)
2098                         break;
2099
2100                 /* protect what we can, including chardevs */
2101                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
2102                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
2103                         break;
2104
2105                 if (pages) {
2106                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
2107                         if (pages[i])
2108                                 get_page(pages[i]);
2109                 }
2110
2111                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
2112         }
2113
2114         if (must_unlock && *locked) {
2115                 mmap_read_unlock(mm);
2116                 *locked = 0;
2117         }
2118
2119         return i ? : -EFAULT;
2120 }
2121 #endif /* !CONFIG_MMU */
2122
2123 /**
2124  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
2125  * @uaddr: start of address range
2126  * @size: size of address range
2127  *
2128  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2129  * copy_from_user()).
2130  */
2131 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
2132 {
2133         char __user *start = uaddr, *end;
2134
2135         if (unlikely(size == 0))
2136                 return 0;
2137         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
2138                 return size;
2139         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2140                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
2141                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2142         }
2143         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2144         if (unlikely(end < start))
2145                 end = NULL;
2146         while (uaddr != end) {
2147                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
2148                 uaddr += PAGE_SIZE;
2149         }
2150
2151 out:
2152         user_write_access_end();
2153         if (size > uaddr - start)
2154                 return size - (uaddr - start);
2155         return 0;
2156 }
2157 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
2158
2159 /**
2160  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
2161  * @uaddr: start of address range
2162  * @size: size of address range
2163  *
2164  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
2165  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
2166  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
2167  *
2168  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2169  * copy_from_user()).
2170  */
2171 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
2172 {
2173         size_t faulted_in;
2174
2175         /*
2176          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
2177          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
2178          * functions may not check for this.
2179          */
2180         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
2181         if (faulted_in)
2182                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
2183
2184         return size - faulted_in;
2185 }
2186 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
2187
2188 /*
2189  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
2190  * @uaddr: start of address range
2191  * @size: length of address range
2192  *
2193  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
2194  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
2195  * memory.
2196  *
2197  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
2198  *
2199  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
2200  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
2201  * time.
2202  *
2203  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
2204  * copy_from_user().
2205  */
2206 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
2207 {
2208         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
2209         struct mm_struct *mm = current->mm;
2210         bool unlocked = false;
2211
2212         if (unlikely(size == 0))
2213                 return 0;
2214         end = PAGE_ALIGN(start + size);
2215         if (end < start)
2216                 end = 0;
2217
2218         mmap_read_lock(mm);
2219         do {
2220                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
2221                         break;
2222                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
2223         } while (start != end);
2224         mmap_read_unlock(mm);
2225
2226         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
2227                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
2228         return 0;
2229 }
2230 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
2231
2232 /**
2233  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
2234  * @uaddr: start of user address range
2235  * @size: size of user address range
2236  *
2237  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
2238  * copy_from_user()).
2239  */
2240 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
2241 {
2242         const char __user *start = uaddr, *end;
2243         volatile char c;
2244
2245         if (unlikely(size == 0))
2246                 return 0;
2247         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
2248                 return size;
2249         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2250                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2251                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2252         }
2253         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2254         if (unlikely(end < start))
2255                 end = NULL;
2256         while (uaddr != end) {
2257                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2258                 uaddr += PAGE_SIZE;
2259         }
2260
2261 out:
2262         user_read_access_end();
2263         (void)c;
2264         if (size > uaddr - start)
2265                 return size - (uaddr - start);
2266         return 0;
2267 }
2268 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
2269
2270 /**
2271  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
2272  * @addr: user address
2273  *
2274  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
2275  * to be freed afterwards by put_page().
2276  *
2277  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
2278  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
2279  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
2280  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
2281  *
2282  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
2283  */
2284 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
2285 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
2286 {
2287         struct page *page;
2288         int locked = 0;
2289         int ret;
2290
2291         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &locked,
2292                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
2293         return (ret == 1) ? page : NULL;
2294 }
2295 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
2296
2297 #ifdef CONFIG_MIGRATION
2298 /*
2299  * Returns the number of collected folios. Return value is always >= 0.
2300  */
2301 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_folios(
2302                                         struct list_head *movable_folio_list,
2303                                         unsigned long nr_folios,
2304                                         struct folio **folios)
2305 {
2306         unsigned long i, collected = 0;
2307         struct folio *prev_folio = NULL;
2308         bool drain_allow = true;
2309
2310         for (i = 0; i < nr_folios; i++) {
2311                 struct folio *folio = folios[i];
2312
2313                 if (folio == prev_folio)
2314                         continue;
2315                 prev_folio = folio;
2316
2317                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
2318                         continue;
2319
2320                 collected++;
2321
2322                 if (folio_is_device_coherent(folio))
2323                         continue;
2324
2325                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2326                         isolate_hugetlb(folio, movable_folio_list);
2327                         continue;
2328                 }
2329
2330                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
2331                         lru_add_drain_all();
2332                         drain_allow = false;
2333                 }
2334
2335                 if (!folio_isolate_lru(folio))
2336                         continue;
2337
2338                 list_add_tail(&folio->lru, movable_folio_list);
2339                 node_stat_mod_folio(folio,
2340                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
2341                                     folio_nr_pages(folio));
2342         }
2343
2344         return collected;
2345 }
2346
2347 /*
2348  * Unpins all folios and migrates device coherent folios and movable_folio_list.
2349  * Returns -EAGAIN if all folios were successfully migrated or -errno for
2350  * failure (or partial success).
2351  */
2352 static int migrate_longterm_unpinnable_folios(
2353                                         struct list_head *movable_folio_list,
2354                                         unsigned long nr_folios,
2355                                         struct folio **folios)
2356 {
2357         int ret;
2358         unsigned long i;
2359
2360         for (i = 0; i < nr_folios; i++) {
2361                 struct folio *folio = folios[i];
2362
2363                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
2364                         /*
2365                          * Migration will fail if the folio is pinned, so
2366                          * convert the pin on the source folio to a normal
2367                          * reference.
2368                          */
2369                         folios[i] = NULL;
2370                         folio_get(folio);
2371                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
2372
2373                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
2374                                 ret = -EBUSY;
2375                                 goto err;
2376                         }
2377
2378                         continue;
2379                 }
2380
2381                 /*
2382                  * We can't migrate folios with unexpected references, so drop
2383                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
2384                  * Migrating folios have been added to movable_folio_list after
2385                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
2386                  * folio won't be freed if it's migrating.
2387                  */
2388                 unpin_folio(folios[i]);
2389                 folios[i] = NULL;
2390         }
2391
2392         if (!list_empty(movable_folio_list)) {
2393                 struct migration_target_control mtc = {
2394                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2395                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2396                         .reason = MR_LONGTERM_PIN,
2397                 };
2398
2399                 if (migrate_pages(movable_folio_list, alloc_migration_target,
2400                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2401                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2402                         ret = -ENOMEM;
2403                         goto err;
2404                 }
2405         }
2406
2407         putback_movable_pages(movable_folio_list);
2408
2409         return -EAGAIN;
2410
2411 err:
2412         unpin_folios(folios, nr_folios);
2413         putback_movable_pages(movable_folio_list);
2414
2415         return ret;
2416 }
2417
2418 /*
2419  * Check whether all folios are *allowed* to be pinned indefinitely (longterm).
2420  * Rather confusingly, all folios in the range are required to be pinned via
2421  * FOLL_PIN, before calling this routine.
2422  *
2423  * If any folios in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2424  * will migrate those folios away, unpin all the folios in the range and return
2425  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2426  * call this routine again.
2427  *
2428  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2429  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2430  *
2431  * If everything is OK and all folios in the range are allowed to be pinned,
2432  * then this routine leaves all folios pinned and returns zero for success.
2433  */
2434 static long check_and_migrate_movable_folios(unsigned long nr_folios,
2435                                              struct folio **folios)
2436 {
2437         unsigned long collected;
2438         LIST_HEAD(movable_folio_list);
2439
2440         collected = collect_longterm_unpinnable_folios(&movable_folio_list,
2441                                                        nr_folios, folios);
2442         if (!collected)
2443                 return 0;
2444
2445         return migrate_longterm_unpinnable_folios(&movable_folio_list,
2446                                                   nr_folios, folios);
2447 }
2448
2449 /*
2450  * This routine just converts all the pages in the @pages array to folios and
2451  * calls check_and_migrate_movable_folios() to do the heavy lifting.
2452  *
2453  * Please see the check_and_migrate_movable_folios() documentation for details.
2454  */
2455 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2456                                             struct page **pages)
2457 {
2458         struct folio **folios;
2459         long i, ret;
2460
2461         folios = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(*folios), GFP_KERNEL);
2462         if (!folios)
2463                 return -ENOMEM;
2464
2465         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2466                 folios[i] = page_folio(pages[i]);
2467
2468         ret = check_and_migrate_movable_folios(nr_pages, folios);
2469
2470         kfree(folios);
2471         return ret;
2472 }
2473 #else
2474 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2475                                             struct page **pages)
2476 {
2477         return 0;
2478 }
2479
2480 static long check_and_migrate_movable_folios(unsigned long nr_folios,
2481                                              struct folio **folios)
2482 {
2483         return 0;
2484 }
2485 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2486
2487 /*
2488  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2489  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2490  */
2491 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2492                                   unsigned long start,
2493                                   unsigned long nr_pages,
2494                                   struct page **pages,
2495                                   int *locked,
2496                                   unsigned int gup_flags)
2497 {
2498         unsigned int flags;
2499         long rc, nr_pinned_pages;
2500
2501         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2502                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2503                                                locked, gup_flags);
2504
2505         flags = memalloc_pin_save();
2506         do {
2507                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2508                                                           pages, locked,
2509                                                           gup_flags);
2510                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2511                         rc = nr_pinned_pages;
2512                         break;
2513                 }
2514
2515                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2516                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2517         } while (rc == -EAGAIN);
2518         memalloc_pin_restore(flags);
2519         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2520 }
2521
2522 /*
2523  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2524  * update them with the required flags that the caller must have set.
2525  */
2526 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, int *locked,
2527                               unsigned int *gup_flags_p, unsigned int to_set)
2528 {
2529         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2530
2531         /*
2532          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2533          * interfaces:
2534          * - FOLL_TOUCH/FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2535          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2536          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2537          */
2538         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & INTERNAL_GUP_FLAGS))
2539                 return false;
2540
2541         gup_flags |= to_set;
2542         if (locked) {
2543                 /* At the external interface locked must be set */
2544                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2545                         return false;
2546
2547                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2548         }
2549
2550         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2551         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2552                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2553                 return false;
2554
2555         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2556         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2557                 return false;
2558
2559         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2560         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2561                 return false;
2562
2563         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2564         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2565                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2566                 return false;
2567
2568         *gup_flags_p = gup_flags;
2569         return true;
2570 }
2571
2572 #ifdef CONFIG_MMU
2573 /**
2574  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2575  * @mm:         mm_struct of target mm
2576  * @start:      starting user address
2577  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2578  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2579  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2580  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2581  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2582  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2583  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2584  *              utilised. Lock must initially be held.
2585  *
2586  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2587  * number requested), or an error. Details about the return value:
2588  *
2589  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2590  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2591  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2592  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2593  *
2594  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2595  *
2596  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2597  *
2598  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2599  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2600  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2601  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2602  *
2603  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2604  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2605  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2606  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2607  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2608  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2609  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2610  * locks can't be held over the syscall boundary.
2611  *
2612  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2613  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2614  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2615  *
2616  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2617  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2618  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2619  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2620  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2621  *
2622  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2623  *
2624  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2625  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2626  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2627  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2628  */
2629 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2630                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2631                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2632                 int *locked)
2633 {
2634         int local_locked = 1;
2635
2636         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
2637                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2638                 return -EINVAL;
2639
2640         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2641                                        locked ? locked : &local_locked,
2642                                        gup_flags);
2643 }
2644 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2645
2646 #else /* CONFIG_MMU */
2647 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2648                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2649                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2650                            int *locked)
2651 {
2652         return 0;
2653 }
2654 #endif /* !CONFIG_MMU */
2655
2656 /**
2657  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2658  * @start:      starting user address
2659  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2660  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2661  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2662  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2663  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2664  *
2665  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2666  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2667  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2668  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2669  */
2670 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2671                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2672 {
2673         int locked = 1;
2674
2675         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2676                 return -EINVAL;
2677
2678         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2679                                        &locked, gup_flags);
2680 }
2681 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2682
2683 /*
2684  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2685  *
2686  *      mmap_read_lock(mm);
2687  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2688  *      mmap_read_unlock(mm);
2689  *
2690  *  with:
2691  *
2692  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2693  *
2694  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2695  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2696  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2697  */
2698 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2699                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2700 {
2701         int locked = 0;
2702
2703         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
2704                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2705                 return -EINVAL;
2706
2707         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2708                                        &locked, gup_flags);
2709 }
2710 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2711
2712 /*
2713  * GUP-fast
2714  *
2715  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2716  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2717  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2718  * block any THP splits.
2719  *
2720  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2721  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2722  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2723  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2724  *
2725  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2726  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2727  * pages. Disabling interrupts will allow the gup_fast() walker to both block
2728  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2729  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2730  *
2731  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2732  * are currently made:
2733  *
2734  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2735  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2736  *
2737  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2738  *
2739  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2740  *
2741  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2742  *
2743  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2744  */
2745 #ifdef CONFIG_HAVE_GUP_FAST
2746 /*
2747  * Used in the GUP-fast path to determine whether GUP is permitted to work on
2748  * a specific folio.
2749  *
2750  * This call assumes the caller has pinned the folio, that the lowest page table
2751  * level still points to this folio, and that interrupts have been disabled.
2752  *
2753  * GUP-fast must reject all secretmem folios.
2754  *
2755  * Writing to pinned file-backed dirty tracked folios is inherently problematic
2756  * (see comment describing the writable_file_mapping_allowed() function). We
2757  * therefore try to avoid the most egregious case of a long-term mapping doing
2758  * so.
2759  *
2760  * This function cannot be as thorough as that one as the VMA is not available
2761  * in the fast path, so instead we whitelist known good cases and if in doubt,
2762  * fall back to the slow path.
2763  */
2764 static bool gup_fast_folio_allowed(struct folio *folio, unsigned int flags)
2765 {
2766         bool reject_file_backed = false;
2767         struct address_space *mapping;
2768         bool check_secretmem = false;
2769         unsigned long mapping_flags;
2770
2771         /*
2772          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
2773          * pin is the most egregious case so this is the one we disallow.
2774          */
2775         if ((flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE)) ==
2776             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE))
2777                 reject_file_backed = true;
2778
2779         /* We hold a folio reference, so we can safely access folio fields. */
2780
2781         /* secretmem folios are always order-0 folios. */
2782         if (IS_ENABLED(CONFIG_SECRETMEM) && !folio_test_large(folio))
2783                 check_secretmem = true;
2784
2785         if (!reject_file_backed && !check_secretmem)
2786                 return true;
2787
2788         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2789                 return false;
2790
2791         /* hugetlb neither requires dirty-tracking nor can be secretmem. */
2792         if (folio_test_hugetlb(folio))
2793                 return true;
2794
2795         /*
2796          * GUP-fast disables IRQs. When IRQS are disabled, RCU grace periods
2797          * cannot proceed, which means no actions performed under RCU can
2798          * proceed either.
2799          *
2800          * inodes and thus their mappings are freed under RCU, which means the
2801          * mapping cannot be freed beneath us and thus we can safely dereference
2802          * it.
2803          */
2804         lockdep_assert_irqs_disabled();
2805
2806         /*
2807          * However, there may be operations which _alter_ the mapping, so ensure
2808          * we read it once and only once.
2809          */
2810         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
2811
2812         /*
2813          * The mapping may have been truncated, in any case we cannot determine
2814          * if this mapping is safe - fall back to slow path to determine how to
2815          * proceed.
2816          */
2817         if (!mapping)
2818                 return false;
2819
2820         /* Anonymous folios pose no problem. */
2821         mapping_flags = (unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS;
2822         if (mapping_flags)
2823                 return mapping_flags & PAGE_MAPPING_ANON;
2824
2825         /*
2826          * At this point, we know the mapping is non-null and points to an
2827          * address_space object.
2828          */
2829         if (check_secretmem && secretmem_mapping(mapping))
2830                 return false;
2831         /* The only remaining allowed file system is shmem. */
2832         return !reject_file_backed || shmem_mapping(mapping);
2833 }
2834
2835 static void __maybe_unused gup_fast_undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2836                 unsigned int flags, struct page **pages)
2837 {
2838         while ((*nr) - nr_start) {
2839                 struct folio *folio = page_folio(pages[--(*nr)]);
2840
2841                 folio_clear_referenced(folio);
2842                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2843         }
2844 }
2845
2846 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2847 /*
2848  * GUP-fast relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2849  * operations.
2850  *
2851  * To pin the page, GUP-fast needs to do below in order:
2852  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2853  *
2854  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2855  * with GUP-fast, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2856  * is pinned.
2857  *
2858  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2859  *
2860  * For THP collapse, it's a bit more complicated because GUP-fast may be
2861  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2862  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2863  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2864  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2865  */
2866 static int gup_fast_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2867                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
2868                 int *nr)
2869 {
2870         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2871         int nr_start = *nr, ret = 0;
2872         pte_t *ptep, *ptem;
2873
2874         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2875         if (!ptep)
2876                 return 0;
2877         do {
2878                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2879                 struct page *page;
2880                 struct folio *folio;
2881
2882                 /*
2883                  * Always fallback to ordinary GUP on PROT_NONE-mapped pages:
2884                  * pte_access_permitted() better should reject these pages
2885                  * either way: otherwise, GUP-fast might succeed in
2886                  * cases where ordinary GUP would fail due to VMA access
2887                  * permissions.
2888                  */
2889                 if (pte_protnone(pte))
2890                         goto pte_unmap;
2891
2892                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2893                         goto pte_unmap;
2894
2895                 if (pte_devmap(pte)) {
2896                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2897                                 goto pte_unmap;
2898
2899                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2900                         if (unlikely(!pgmap)) {
2901                                 gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2902                                 goto pte_unmap;
2903                         }
2904                 } else if (pte_special(pte))
2905                         goto pte_unmap;
2906
2907                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2908                 page = pte_page(pte);
2909
2910                 folio = try_grab_folio_fast(page, 1, flags);
2911                 if (!folio)
2912                         goto pte_unmap;
2913
2914                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2915                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2916                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2917                         goto pte_unmap;
2918                 }
2919
2920                 if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
2921                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2922                         goto pte_unmap;
2923                 }
2924
2925                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2926                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2927                         goto pte_unmap;
2928                 }
2929
2930                 /*
2931                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2932                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2933                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2934                  * details.
2935                  */
2936                 if (flags & FOLL_PIN) {
2937                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2938                         if (ret) {
2939                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2940                                 goto pte_unmap;
2941                         }
2942                 }
2943                 folio_set_referenced(folio);
2944                 pages[*nr] = page;
2945                 (*nr)++;
2946         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2947
2948         ret = 1;
2949
2950 pte_unmap:
2951         if (pgmap)
2952                 put_dev_pagemap(pgmap);
2953         pte_unmap(ptem);
2954         return ret;
2955 }
2956 #else
2957
2958 /*
2959  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2960  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2961  * to be special.
2962  *
2963  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2964  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2965  * useful to have gup_fast_pmd_leaf even if we can't operate on ptes.
2966  */
2967 static int gup_fast_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2968                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
2969                 int *nr)
2970 {
2971         return 0;
2972 }
2973 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2974
2975 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2976 static int gup_fast_devmap_leaf(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2977         unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2978 {
2979         int nr_start = *nr;
2980         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2981
2982         do {
2983                 struct folio *folio;
2984                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2985
2986                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2987                 if (unlikely(!pgmap)) {
2988                         gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2989                         break;
2990                 }
2991
2992                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
2993                         gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2994                         break;
2995                 }
2996
2997                 folio = try_grab_folio_fast(page, 1, flags);
2998                 if (!folio) {
2999                         gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3000                         break;
3001                 }
3002                 folio_set_referenced(folio);
3003                 pages[*nr] = page;
3004                 (*nr)++;
3005                 pfn++;
3006         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
3007
3008         put_dev_pagemap(pgmap);
3009         return addr == end;
3010 }
3011
3012 static int gup_fast_devmap_pmd_leaf(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3013                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3014                 int *nr)
3015 {
3016         unsigned long fault_pfn;
3017         int nr_start = *nr;
3018
3019         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
3020         if (!gup_fast_devmap_leaf(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
3021                 return 0;
3022
3023         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
3024                 gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3025                 return 0;
3026         }
3027         return 1;
3028 }
3029
3030 static int gup_fast_devmap_pud_leaf(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3031                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3032                 int *nr)
3033 {
3034         unsigned long fault_pfn;
3035         int nr_start = *nr;
3036
3037         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
3038         if (!gup_fast_devmap_leaf(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
3039                 return 0;
3040
3041         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
3042                 gup_fast_undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
3043                 return 0;
3044         }
3045         return 1;
3046 }
3047 #else
3048 static int gup_fast_devmap_pmd_leaf(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3049                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3050                 int *nr)
3051 {
3052         BUILD_BUG();
3053         return 0;
3054 }
3055
3056 static int gup_fast_devmap_pud_leaf(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3057                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3058                 int *nr)
3059 {
3060         BUILD_BUG();
3061         return 0;
3062 }
3063 #endif
3064
3065 static int gup_fast_pmd_leaf(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
3066                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3067                 int *nr)
3068 {
3069         struct page *page;
3070         struct folio *folio;
3071         int refs;
3072
3073         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3074                 return 0;
3075
3076         if (pmd_devmap(orig)) {
3077                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
3078                         return 0;
3079                 return gup_fast_devmap_pmd_leaf(orig, pmdp, addr, end, flags,
3080                                                 pages, nr);
3081         }
3082
3083         page = pmd_page(orig);
3084         refs = record_subpages(page, PMD_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3085
3086         folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
3087         if (!folio)
3088                 return 0;
3089
3090         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
3091                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3092                 return 0;
3093         }
3094
3095         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3096                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3097                 return 0;
3098         }
3099         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3100                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3101                 return 0;
3102         }
3103
3104         *nr += refs;
3105         folio_set_referenced(folio);
3106         return 1;
3107 }
3108
3109 static int gup_fast_pud_leaf(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
3110                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3111                 int *nr)
3112 {
3113         struct page *page;
3114         struct folio *folio;
3115         int refs;
3116
3117         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3118                 return 0;
3119
3120         if (pud_devmap(orig)) {
3121                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
3122                         return 0;
3123                 return gup_fast_devmap_pud_leaf(orig, pudp, addr, end, flags,
3124                                                 pages, nr);
3125         }
3126
3127         page = pud_page(orig);
3128         refs = record_subpages(page, PUD_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3129
3130         folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
3131         if (!folio)
3132                 return 0;
3133
3134         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
3135                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3136                 return 0;
3137         }
3138
3139         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3140                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3141                 return 0;
3142         }
3143
3144         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3145                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3146                 return 0;
3147         }
3148
3149         *nr += refs;
3150         folio_set_referenced(folio);
3151         return 1;
3152 }
3153
3154 static int gup_fast_pgd_leaf(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
3155                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3156                 int *nr)
3157 {
3158         int refs;
3159         struct page *page;
3160         struct folio *folio;
3161
3162         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
3163                 return 0;
3164
3165         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
3166
3167         page = pgd_page(orig);
3168         refs = record_subpages(page, PGDIR_SIZE, addr, end, pages + *nr);
3169
3170         folio = try_grab_folio_fast(page, refs, flags);
3171         if (!folio)
3172                 return 0;
3173
3174         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
3175                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3176                 return 0;
3177         }
3178
3179         if (!pgd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
3180                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3181                 return 0;
3182         }
3183
3184         if (!gup_fast_folio_allowed(folio, flags)) {
3185                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
3186                 return 0;
3187         }
3188
3189         *nr += refs;
3190         folio_set_referenced(folio);
3191         return 1;
3192 }
3193
3194 static int gup_fast_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr,
3195                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3196                 int *nr)
3197 {
3198         unsigned long next;
3199         pmd_t *pmdp;
3200
3201         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
3202         do {
3203                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
3204
3205                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3206                 if (!pmd_present(pmd))
3207                         return 0;
3208
3209                 if (unlikely(pmd_leaf(pmd))) {
3210                         /* See gup_fast_pte_range() */
3211                         if (pmd_protnone(pmd))
3212                                 return 0;
3213
3214                         if (!gup_fast_pmd_leaf(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3215                                 pages, nr))
3216                                 return 0;
3217
3218                 } else if (!gup_fast_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3219                                                pages, nr))
3220                         return 0;
3221         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
3222
3223         return 1;
3224 }
3225
3226 static int gup_fast_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr,
3227                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3228                 int *nr)
3229 {
3230         unsigned long next;
3231         pud_t *pudp;
3232
3233         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
3234         do {
3235                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
3236
3237                 next = pud_addr_end(addr, end);
3238                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
3239                         return 0;
3240                 if (unlikely(pud_leaf(pud))) {
3241                         if (!gup_fast_pud_leaf(pud, pudp, addr, next, flags,
3242                                                pages, nr))
3243                                 return 0;
3244                 } else if (!gup_fast_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags,
3245                                                pages, nr))
3246                         return 0;
3247         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
3248
3249         return 1;
3250 }
3251
3252 static int gup_fast_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr,
3253                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages,
3254                 int *nr)
3255 {
3256         unsigned long next;
3257         p4d_t *p4dp;
3258
3259         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
3260         do {
3261                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
3262
3263                 next = p4d_addr_end(addr, end);
3264                 if (!p4d_present(p4d))
3265                         return 0;
3266                 BUILD_BUG_ON(p4d_leaf(p4d));
3267                 if (!gup_fast_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags,
3268                                         pages, nr))
3269                         return 0;
3270         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
3271
3272         return 1;
3273 }
3274
3275 static void gup_fast_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3276                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3277 {
3278         unsigned long next;
3279         pgd_t *pgdp;
3280
3281         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
3282         do {
3283                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
3284
3285                 next = pgd_addr_end(addr, end);
3286                 if (pgd_none(pgd))
3287                         return;
3288                 if (unlikely(pgd_leaf(pgd))) {
3289                         if (!gup_fast_pgd_leaf(pgd, pgdp, addr, next, flags,
3290                                                pages, nr))
3291                                 return;
3292                 } else if (!gup_fast_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags,
3293                                                pages, nr))
3294                         return;
3295         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
3296 }
3297 #else
3298 static inline void gup_fast_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3299                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3300 {
3301 }
3302 #endif /* CONFIG_HAVE_GUP_FAST */
3303
3304 #ifndef gup_fast_permitted
3305 /*
3306  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
3307  * we need to fall back to the slow version:
3308  */
3309 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
3310 {
3311         return true;
3312 }
3313 #endif
3314
3315 static unsigned long gup_fast(unsigned long start, unsigned long end,
3316                 unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3317 {
3318         unsigned long flags;
3319         int nr_pinned = 0;
3320         unsigned seq;
3321
3322         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_GUP_FAST) ||
3323             !gup_fast_permitted(start, end))
3324                 return 0;
3325
3326         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3327                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
3328                 if (seq & 1)
3329                         return 0;
3330         }
3331
3332         /*
3333          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
3334          * general purpose use of this routine.
3335          *
3336          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
3337          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
3338          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
3339          *
3340          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
3341          * that come from THPs splitting.
3342          */
3343         local_irq_save(flags);
3344         gup_fast_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
3345         local_irq_restore(flags);
3346
3347         /*
3348          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
3349          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail GUP-fast.
3350          */
3351         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3352                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
3353                         gup_fast_unpin_user_pages(pages, nr_pinned);
3354                         return 0;
3355                 } else {
3356                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
3357                 }
3358         }
3359         return nr_pinned;
3360 }
3361
3362 static int gup_fast_fallback(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3363                 unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3364 {
3365         unsigned long len, end;
3366         unsigned long nr_pinned;
3367         int locked = 0;
3368         int ret;
3369
3370         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
3371                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
3372                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
3373                                        FOLL_PCI_P2PDMA | FOLL_HONOR_NUMA_FAULT)))
3374                 return -EINVAL;
3375
3376         if (gup_flags & FOLL_PIN)
3377                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
3378
3379         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
3380                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
3381
3382         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
3383         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
3384         if (check_add_overflow(start, len, &end))
3385                 return -EOVERFLOW;
3386         if (end > TASK_SIZE_MAX)
3387                 return -EFAULT;
3388         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
3389                 return -EFAULT;
3390
3391         nr_pinned = gup_fast(start, end, gup_flags, pages);
3392         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
3393                 return nr_pinned;
3394
3395         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
3396         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
3397         pages += nr_pinned;
3398         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
3399                                     pages, &locked,
3400                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
3401         if (ret < 0) {
3402                 /*
3403                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
3404                  * returning -errno is not an option
3405                  */
3406                 if (nr_pinned)
3407                         return nr_pinned;
3408                 return ret;
3409         }
3410         return ret + nr_pinned;
3411 }
3412
3413 /**
3414  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3415  * @start:      starting user address
3416  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3417  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3418  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3419  *              Should be at least nr_pages long.
3420  *
3421  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3422  * the regular GUP.
3423  *
3424  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3425  * pages pinned.
3426  *
3427  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3428  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3429  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3430  */
3431 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3432                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3433 {
3434         /*
3435          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3436          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3437          *
3438          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3439          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3440          */
3441         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3442                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3443                 return -EINVAL;
3444
3445         return gup_fast_fallback(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3446 }
3447 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3448
3449 /**
3450  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3451  * @start:      starting user address
3452  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3453  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3454  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3455  *              Should be at least nr_pages long.
3456  *
3457  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3458  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3459  * calling get_user_pages().
3460  *
3461  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3462  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3463  * -errno.
3464  */
3465 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3466                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3467 {
3468         /*
3469          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3470          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3471          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3472          * request.
3473          */
3474         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3475                 return -EINVAL;
3476         return gup_fast_fallback(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3477 }
3478 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3479
3480 /**
3481  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3482  *
3483  * @start:      starting user address
3484  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3485  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3486  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3487  *              Should be at least nr_pages long.
3488  *
3489  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3490  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3491  * the arguments here are identical.
3492  *
3493  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3494  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3495  *
3496  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3497  * pins in it and unpin_user_page() will not remove pins from it.
3498  */
3499 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3500                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3501 {
3502         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3503                 return -EINVAL;
3504         return gup_fast_fallback(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3505 }
3506 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3507
3508 /**
3509  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3510  *
3511  * @mm:         mm_struct of target mm
3512  * @start:      starting user address
3513  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3514  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3515  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3516  *              Should be at least nr_pages long.
3517  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3518  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3519  *              utilised. Lock must initially be held.
3520  *
3521  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3522  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3523  * the arguments here are identical.
3524  *
3525  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3526  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3527  *
3528  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3529  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3530  */
3531 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3532                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3533                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3534                            int *locked)
3535 {
3536         int local_locked = 1;
3537
3538         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
3539                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3540                 return 0;
3541         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
3542                                      locked ? locked : &local_locked,
3543                                      gup_flags);
3544 }
3545 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3546
3547 /**
3548  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3549  *
3550  * @start:      starting user address
3551  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3552  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3553  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3554  *              Should be at least nr_pages long.
3555  *
3556  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3557  * FOLL_PIN is set.
3558  *
3559  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3560  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3561  *
3562  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3563  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3564  */
3565 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3566                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3567 {
3568         int locked = 1;
3569
3570         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3571                 return 0;
3572         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3573                                      pages, &locked, gup_flags);
3574 }
3575 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3576
3577 /*
3578  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3579  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3580  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3581  *
3582  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3583  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3584  */
3585 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3586                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3587 {
3588         int locked = 0;
3589
3590         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3591                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3592                 return 0;
3593
3594         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
3595                                      &locked, gup_flags);
3596 }
3597 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);
3598
3599 /**
3600  * memfd_pin_folios() - pin folios associated with a memfd
3601  * @memfd:      the memfd whose folios are to be pinned
3602  * @start:      the first memfd offset
3603  * @end:        the last memfd offset (inclusive)
3604  * @folios:     array that receives pointers to the folios pinned
3605  * @max_folios: maximum number of entries in @folios
3606  * @offset:     the offset into the first folio
3607  *
3608  * Attempt to pin folios associated with a memfd in the contiguous range
3609  * [start, end]. Given that a memfd is either backed by shmem or hugetlb,
3610  * the folios can either be found in the page cache or need to be allocated
3611  * if necessary. Once the folios are located, they are all pinned via
3612  * FOLL_PIN and @offset is populatedwith the offset into the first folio.
3613  * And, eventually, these pinned folios must be released either using
3614  * unpin_folios() or unpin_folio().
3615  *
3616  * It must be noted that the folios may be pinned for an indefinite amount
3617  * of time. And, in most cases, the duration of time they may stay pinned
3618  * would be controlled by the userspace. This behavior is effectively the
3619  * same as using FOLL_LONGTERM with other GUP APIs.
3620  *
3621  * Returns number of folios pinned, which could be less than @max_folios
3622  * as it depends on the folio sizes that cover the range [start, end].
3623  * If no folios were pinned, it returns -errno.
3624  */
3625 long memfd_pin_folios(struct file *memfd, loff_t start, loff_t end,
3626                       struct folio **folios, unsigned int max_folios,
3627                       pgoff_t *offset)
3628 {
3629         unsigned int flags, nr_folios, nr_found;
3630         unsigned int i, pgshift = PAGE_SHIFT;
3631         pgoff_t start_idx, end_idx, next_idx;
3632         struct folio *folio = NULL;
3633         struct folio_batch fbatch;
3634         struct hstate *h;
3635         long ret = -EINVAL;
3636
3637         if (start < 0 || start > end || !max_folios)
3638                 return -EINVAL;
3639
3640         if (!memfd)
3641                 return -EINVAL;
3642
3643         if (!shmem_file(memfd) && !is_file_hugepages(memfd))
3644                 return -EINVAL;
3645
3646         if (end >= i_size_read(file_inode(memfd)))
3647                 return -EINVAL;
3648
3649         if (is_file_hugepages(memfd)) {
3650                 h = hstate_file(memfd);
3651                 pgshift = huge_page_shift(h);
3652         }
3653
3654         flags = memalloc_pin_save();
3655         do {
3656                 nr_folios = 0;
3657                 start_idx = start >> pgshift;
3658                 end_idx = end >> pgshift;
3659                 if (is_file_hugepages(memfd)) {
3660                         start_idx <<= huge_page_order(h);
3661                         end_idx <<= huge_page_order(h);
3662                 }
3663
3664                 folio_batch_init(&fbatch);
3665                 while (start_idx <= end_idx && nr_folios < max_folios) {
3666                         /*
3667                          * In most cases, we should be able to find the folios
3668                          * in the page cache. If we cannot find them for some
3669                          * reason, we try to allocate them and add them to the
3670                          * page cache.
3671                          */
3672                         nr_found = filemap_get_folios_contig(memfd->f_mapping,
3673                                                              &start_idx,
3674                                                              end_idx,
3675                                                              &fbatch);
3676                         if (folio) {
3677                                 folio_put(folio);
3678                                 folio = NULL;
3679                         }
3680
3681                         next_idx = 0;
3682                         for (i = 0; i < nr_found; i++) {
3683                                 /*
3684                                  * As there can be multiple entries for a
3685                                  * given folio in the batch returned by
3686                                  * filemap_get_folios_contig(), the below
3687                                  * check is to ensure that we pin and return a
3688                                  * unique set of folios between start and end.
3689                                  */
3690                                 if (next_idx &&
3691                                     next_idx != folio_index(fbatch.folios[i]))
3692                                         continue;
3693
3694                                 folio = page_folio(&fbatch.folios[i]->page);
3695
3696                                 if (try_grab_folio(folio, 1, FOLL_PIN)) {
3697                                         folio_batch_release(&fbatch);
3698                                         ret = -EINVAL;
3699                                         goto err;
3700                                 }
3701
3702                                 if (nr_folios == 0)
3703                                         *offset = offset_in_folio(folio, start);
3704
3705                                 folios[nr_folios] = folio;
3706                                 next_idx = folio_next_index(folio);
3707                                 if (++nr_folios == max_folios)
3708                                         break;
3709                         }
3710
3711                         folio = NULL;
3712                         folio_batch_release(&fbatch);
3713                         if (!nr_found) {
3714                                 folio = memfd_alloc_folio(memfd, start_idx);
3715                                 if (IS_ERR(folio)) {
3716                                         ret = PTR_ERR(folio);
3717                                         if (ret != -EEXIST)
3718                                                 goto err;
3719                                 }
3720                         }
3721                 }
3722
3723                 ret = check_and_migrate_movable_folios(nr_folios, folios);
3724         } while (ret == -EAGAIN);
3725
3726         memalloc_pin_restore(flags);
3727         return ret ? ret : nr_folios;
3728 err:
3729         memalloc_pin_restore(flags);
3730         unpin_folios(folios, nr_folios);
3731
3732         return ret;
3733 }
3734 EXPORT_SYMBOL_GPL(memfd_pin_folios);
This page took 0.238686 seconds and 4 git commands to generate.