]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/gup.c
mm: switch gup_hugepte to use try_get_compound_head
[linux.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 typedef int (*set_dirty_func_t)(struct page *page);
33
34 static void __put_user_pages_dirty(struct page **pages,
35                                    unsigned long npages,
36                                    set_dirty_func_t sdf)
37 {
38         unsigned long index;
39
40         for (index = 0; index < npages; index++) {
41                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
42
43                 /*
44                  * Checking PageDirty at this point may race with
45                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key cases:
46                  *
47                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it skips
48                  * the call to sdf(). That could happen because
49                  * clear_page_dirty_for_io() called page_mkclean(),
50                  * followed by set_page_dirty(). However, now the page is
51                  * going to get written back, which meets the original
52                  * intention of setting it dirty, so all is well:
53                  * clear_page_dirty_for_io() goes on to call
54                  * TestClearPageDirty(), and write the page back.
55                  *
56                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls sdf().
57                  * The page stays dirty, despite being written back, so it
58                  * gets written back again in the next writeback cycle.
59                  * This is harmless.
60                  */
61                 if (!PageDirty(page))
62                         sdf(page);
63
64                 put_user_page(page);
65         }
66 }
67
68 /**
69  * put_user_pages_dirty() - release and dirty an array of gup-pinned pages
70  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
71  * @npages: number of pages in the @pages array.
72  *
73  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
74  * variants called on that page.
75  *
76  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
77  * compound page) dirty, if it was previously listed as clean. Then, release
78  * the page using put_user_page().
79  *
80  * Please see the put_user_page() documentation for details.
81  *
82  * set_page_dirty(), which does not lock the page, is used here.
83  * Therefore, it is the caller's responsibility to ensure that this is
84  * safe. If not, then put_user_pages_dirty_lock() should be called instead.
85  *
86  */
87 void put_user_pages_dirty(struct page **pages, unsigned long npages)
88 {
89         __put_user_pages_dirty(pages, npages, set_page_dirty);
90 }
91 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty);
92
93 /**
94  * put_user_pages_dirty_lock() - release and dirty an array of gup-pinned pages
95  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
96  * @npages: number of pages in the @pages array.
97  *
98  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
99  * compound page) dirty, if it was previously listed as clean. Then, release
100  * the page using put_user_page().
101  *
102  * Please see the put_user_page() documentation for details.
103  *
104  * This is just like put_user_pages_dirty(), except that it invokes
105  * set_page_dirty_lock(), instead of set_page_dirty().
106  *
107  */
108 void put_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages)
109 {
110         __put_user_pages_dirty(pages, npages, set_page_dirty_lock);
111 }
112 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty_lock);
113
114 /**
115  * put_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
116  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
117  * @npages: number of pages in the @pages array.
118  *
119  * For each page in the @pages array, release the page using put_user_page().
120  *
121  * Please see the put_user_page() documentation for details.
122  */
123 void put_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
124 {
125         unsigned long index;
126
127         /*
128          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
129          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
130          * single operation to the head page should suffice.
131          */
132         for (index = 0; index < npages; index++)
133                 put_user_page(pages[index]);
134 }
135 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages);
136
137 #ifdef CONFIG_MMU
138 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
139                 unsigned int flags)
140 {
141         /*
142          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
143          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
144          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
145          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
146          * But we can only make this optimization where a hole would surely
147          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
148          */
149         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
150                 return ERR_PTR(-EFAULT);
151         return NULL;
152 }
153
154 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
155                 pte_t *pte, unsigned int flags)
156 {
157         /* No page to get reference */
158         if (flags & FOLL_GET)
159                 return -EFAULT;
160
161         if (flags & FOLL_TOUCH) {
162                 pte_t entry = *pte;
163
164                 if (flags & FOLL_WRITE)
165                         entry = pte_mkdirty(entry);
166                 entry = pte_mkyoung(entry);
167
168                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
169                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
170                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
171                 }
172         }
173
174         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
175         return -EEXIST;
176 }
177
178 /*
179  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
180  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
181  */
182 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
183 {
184         return pte_write(pte) ||
185                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
186 }
187
188 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
189                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
190                 struct dev_pagemap **pgmap)
191 {
192         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
193         struct page *page;
194         spinlock_t *ptl;
195         pte_t *ptep, pte;
196
197 retry:
198         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
199                 return no_page_table(vma, flags);
200
201         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
202         pte = *ptep;
203         if (!pte_present(pte)) {
204                 swp_entry_t entry;
205                 /*
206                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
207                  * even while it is being migrated, so for that case we
208                  * need migration_entry_wait().
209                  */
210                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
211                         goto no_page;
212                 if (pte_none(pte))
213                         goto no_page;
214                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
215                 if (!is_migration_entry(entry))
216                         goto no_page;
217                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
218                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
219                 goto retry;
220         }
221         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
222                 goto no_page;
223         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
224                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
225                 return NULL;
226         }
227
228         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
229         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
230                 /*
231                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
232                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
233                  */
234                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
235                 if (*pgmap)
236                         page = pte_page(pte);
237                 else
238                         goto no_page;
239         } else if (unlikely(!page)) {
240                 if (flags & FOLL_DUMP) {
241                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
242                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
243                         goto out;
244                 }
245
246                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
247                         page = pte_page(pte);
248                 } else {
249                         int ret;
250
251                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
252                         page = ERR_PTR(ret);
253                         goto out;
254                 }
255         }
256
257         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
258                 int ret;
259                 get_page(page);
260                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
261                 lock_page(page);
262                 ret = split_huge_page(page);
263                 unlock_page(page);
264                 put_page(page);
265                 if (ret)
266                         return ERR_PTR(ret);
267                 goto retry;
268         }
269
270         if (flags & FOLL_GET) {
271                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
272                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
273                         goto out;
274                 }
275         }
276         if (flags & FOLL_TOUCH) {
277                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
278                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
279                         set_page_dirty(page);
280                 /*
281                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
282                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
283                  * mark_page_accessed().
284                  */
285                 mark_page_accessed(page);
286         }
287         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
288                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
289                 if (PageTransCompound(page))
290                         goto out;
291
292                 /*
293                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
294                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
295                  * which might bounce very badly if there is contention.
296                  *
297                  * If the page is already locked, we don't need to
298                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
299                  * when it attempts to reclaim the page.
300                  */
301                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
302                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
303                         /*
304                          * Because we lock page here, and migration is
305                          * blocked by the pte's page reference, and we
306                          * know the page is still mapped, we don't even
307                          * need to check for file-cache page truncation.
308                          */
309                         mlock_vma_page(page);
310                         unlock_page(page);
311                 }
312         }
313 out:
314         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
315         return page;
316 no_page:
317         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
318         if (!pte_none(pte))
319                 return NULL;
320         return no_page_table(vma, flags);
321 }
322
323 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
324                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
325                                     unsigned int flags,
326                                     struct follow_page_context *ctx)
327 {
328         pmd_t *pmd, pmdval;
329         spinlock_t *ptl;
330         struct page *page;
331         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
332
333         pmd = pmd_offset(pudp, address);
334         /*
335          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
336          * on the stack so that it will stop changing under the code.
337          */
338         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
339         if (pmd_none(pmdval))
340                 return no_page_table(vma, flags);
341         if (pmd_huge(pmdval) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
342                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
343                 if (page)
344                         return page;
345                 return no_page_table(vma, flags);
346         }
347         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
348                 page = follow_huge_pd(vma, address,
349                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
350                                       PMD_SHIFT);
351                 if (page)
352                         return page;
353                 return no_page_table(vma, flags);
354         }
355 retry:
356         if (!pmd_present(pmdval)) {
357                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
358                         return no_page_table(vma, flags);
359                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
360                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
361                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
362                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
363                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
364                 /*
365                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
366                  * mmap_sem is held in read mode
367                  */
368                 if (pmd_none(pmdval))
369                         return no_page_table(vma, flags);
370                 goto retry;
371         }
372         if (pmd_devmap(pmdval)) {
373                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
374                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
375                 spin_unlock(ptl);
376                 if (page)
377                         return page;
378         }
379         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
380                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
381
382         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
383                 return no_page_table(vma, flags);
384
385 retry_locked:
386         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
387         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
388                 spin_unlock(ptl);
389                 return no_page_table(vma, flags);
390         }
391         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
392                 spin_unlock(ptl);
393                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
394                         return no_page_table(vma, flags);
395                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
396                 goto retry_locked;
397         }
398         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
399                 spin_unlock(ptl);
400                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
401         }
402         if (flags & FOLL_SPLIT) {
403                 int ret;
404                 page = pmd_page(*pmd);
405                 if (is_huge_zero_page(page)) {
406                         spin_unlock(ptl);
407                         ret = 0;
408                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
409                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
410                                 ret = -EBUSY;
411                 } else {
412                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
413                                 spin_unlock(ptl);
414                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
415                         }
416                         spin_unlock(ptl);
417                         lock_page(page);
418                         ret = split_huge_page(page);
419                         unlock_page(page);
420                         put_page(page);
421                         if (pmd_none(*pmd))
422                                 return no_page_table(vma, flags);
423                 }
424
425                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
426                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
427         }
428         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
429         spin_unlock(ptl);
430         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
431         return page;
432 }
433
434 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
435                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
436                                     unsigned int flags,
437                                     struct follow_page_context *ctx)
438 {
439         pud_t *pud;
440         spinlock_t *ptl;
441         struct page *page;
442         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
443
444         pud = pud_offset(p4dp, address);
445         if (pud_none(*pud))
446                 return no_page_table(vma, flags);
447         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
448                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
449                 if (page)
450                         return page;
451                 return no_page_table(vma, flags);
452         }
453         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
454                 page = follow_huge_pd(vma, address,
455                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
456                                       PUD_SHIFT);
457                 if (page)
458                         return page;
459                 return no_page_table(vma, flags);
460         }
461         if (pud_devmap(*pud)) {
462                 ptl = pud_lock(mm, pud);
463                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
464                 spin_unlock(ptl);
465                 if (page)
466                         return page;
467         }
468         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
469                 return no_page_table(vma, flags);
470
471         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
472 }
473
474 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
475                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
476                                     unsigned int flags,
477                                     struct follow_page_context *ctx)
478 {
479         p4d_t *p4d;
480         struct page *page;
481
482         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
483         if (p4d_none(*p4d))
484                 return no_page_table(vma, flags);
485         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
486         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
487                 return no_page_table(vma, flags);
488
489         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
490                 page = follow_huge_pd(vma, address,
491                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
492                                       P4D_SHIFT);
493                 if (page)
494                         return page;
495                 return no_page_table(vma, flags);
496         }
497         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
498 }
499
500 /**
501  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
502  * @vma: vm_area_struct mapping @address
503  * @address: virtual address to look up
504  * @flags: flags modifying lookup behaviour
505  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
506  *       pointer to output page_mask
507  *
508  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
509  *
510  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
511  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
512  *
513  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
514  *
515  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
516  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
517  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
518  */
519 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
520                               unsigned long address, unsigned int flags,
521                               struct follow_page_context *ctx)
522 {
523         pgd_t *pgd;
524         struct page *page;
525         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
526
527         ctx->page_mask = 0;
528
529         /* make this handle hugepd */
530         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
531         if (!IS_ERR(page)) {
532                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
533                 return page;
534         }
535
536         pgd = pgd_offset(mm, address);
537
538         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
539                 return no_page_table(vma, flags);
540
541         if (pgd_huge(*pgd)) {
542                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
543                 if (page)
544                         return page;
545                 return no_page_table(vma, flags);
546         }
547         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
548                 page = follow_huge_pd(vma, address,
549                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
550                                       PGDIR_SHIFT);
551                 if (page)
552                         return page;
553                 return no_page_table(vma, flags);
554         }
555
556         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
557 }
558
559 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
560                          unsigned int foll_flags)
561 {
562         struct follow_page_context ctx = { NULL };
563         struct page *page;
564
565         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
566         if (ctx.pgmap)
567                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
568         return page;
569 }
570
571 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
572                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
573                 struct page **page)
574 {
575         pgd_t *pgd;
576         p4d_t *p4d;
577         pud_t *pud;
578         pmd_t *pmd;
579         pte_t *pte;
580         int ret = -EFAULT;
581
582         /* user gate pages are read-only */
583         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
584                 return -EFAULT;
585         if (address > TASK_SIZE)
586                 pgd = pgd_offset_k(address);
587         else
588                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
589         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
590         p4d = p4d_offset(pgd, address);
591         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
592         pud = pud_offset(p4d, address);
593         BUG_ON(pud_none(*pud));
594         pmd = pmd_offset(pud, address);
595         if (!pmd_present(*pmd))
596                 return -EFAULT;
597         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
598         pte = pte_offset_map(pmd, address);
599         if (pte_none(*pte))
600                 goto unmap;
601         *vma = get_gate_vma(mm);
602         if (!page)
603                 goto out;
604         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
605         if (!*page) {
606                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
607                         goto unmap;
608                 *page = pte_page(*pte);
609
610                 /*
611                  * This should never happen (a device public page in the gate
612                  * area).
613                  */
614                 if (is_device_public_page(*page))
615                         goto unmap;
616         }
617         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
618                 ret = -ENOMEM;
619                 goto unmap;
620         }
621 out:
622         ret = 0;
623 unmap:
624         pte_unmap(pte);
625         return ret;
626 }
627
628 /*
629  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
630  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
631  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
632  */
633 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
634                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
635 {
636         unsigned int fault_flags = 0;
637         vm_fault_t ret;
638
639         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
640         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
641                 return -ENOENT;
642         if (*flags & FOLL_WRITE)
643                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
644         if (*flags & FOLL_REMOTE)
645                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
646         if (nonblocking)
647                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
648         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
649                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
650         if (*flags & FOLL_TRIED) {
651                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
652                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
653         }
654
655         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
656         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
657                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
658
659                 if (err)
660                         return err;
661                 BUG();
662         }
663
664         if (tsk) {
665                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
666                         tsk->maj_flt++;
667                 else
668                         tsk->min_flt++;
669         }
670
671         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
672                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
673                         *nonblocking = 0;
674                 return -EBUSY;
675         }
676
677         /*
678          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
679          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
680          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
681          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
682          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
683          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
684          * reCOWed by userspace write).
685          */
686         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
687                 *flags |= FOLL_COW;
688         return 0;
689 }
690
691 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
692 {
693         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
694         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
695         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
696
697         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
698                 return -EFAULT;
699
700         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
701                 return -EFAULT;
702
703         if (write) {
704                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
705                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
706                                 return -EFAULT;
707                         /*
708                          * We used to let the write,force case do COW in a
709                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
710                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
711                          * executable, without corrupting the file (yet only
712                          * when that file had been opened for writing!).
713                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
714                          * just reject it.
715                          */
716                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
717                                 return -EFAULT;
718                 }
719         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
720                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
721                         return -EFAULT;
722                 /*
723                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
724                  * have VM_MAYREAD set?
725                  */
726                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
727                         return -EFAULT;
728         }
729         /*
730          * gups are always data accesses, not instruction
731          * fetches, so execute=false here
732          */
733         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
734                 return -EFAULT;
735         return 0;
736 }
737
738 /**
739  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
740  * @tsk:        task_struct of target task
741  * @mm:         mm_struct of target mm
742  * @start:      starting user address
743  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
744  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
745  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
746  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
747  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
748  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
749  *              Or NULL if the caller does not require them.
750  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
751  *
752  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
753  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
754  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
755  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
756  * remain valid while mmap_sem is held.
757  *
758  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
759  *
760  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
761  * each struct page that each user address corresponds to at a given
762  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
763  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
764  *
765  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
766  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
767  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
768  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
769  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
770  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
771  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
772  * locks can't be held over the syscall boundary.
773  *
774  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
775  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
776  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
777  * before put_page is called.
778  *
779  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
780  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
781  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
782  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
783  * this case.
784  *
785  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
786  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
787  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
788  * reading or writing and will not be released.
789  *
790  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
791  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
792  * you need some special @gup_flags.
793  */
794 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
795                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
796                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
797                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
798 {
799         long ret = 0, i = 0;
800         struct vm_area_struct *vma = NULL;
801         struct follow_page_context ctx = { NULL };
802
803         if (!nr_pages)
804                 return 0;
805
806         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
807
808         /*
809          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
810          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
811          * using the address space
812          */
813         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
814                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
815
816         do {
817                 struct page *page;
818                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
819                 unsigned int page_increm;
820
821                 /* first iteration or cross vma bound */
822                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
823                         vma = find_extend_vma(mm, start);
824                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
825                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
826                                                 gup_flags, &vma,
827                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
828                                 if (ret)
829                                         goto out;
830                                 ctx.page_mask = 0;
831                                 goto next_page;
832                         }
833
834                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
835                                 ret = -EFAULT;
836                                 goto out;
837                         }
838                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
839                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
840                                                 &start, &nr_pages, i,
841                                                 gup_flags, nonblocking);
842                                 continue;
843                         }
844                 }
845 retry:
846                 /*
847                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
848                  * potentially allocating memory.
849                  */
850                 if (fatal_signal_pending(current)) {
851                         ret = -ERESTARTSYS;
852                         goto out;
853                 }
854                 cond_resched();
855
856                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
857                 if (!page) {
858                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
859                                         nonblocking);
860                         switch (ret) {
861                         case 0:
862                                 goto retry;
863                         case -EBUSY:
864                                 ret = 0;
865                                 /* FALLTHRU */
866                         case -EFAULT:
867                         case -ENOMEM:
868                         case -EHWPOISON:
869                                 goto out;
870                         case -ENOENT:
871                                 goto next_page;
872                         }
873                         BUG();
874                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
875                         /*
876                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
877                          * struct page.
878                          */
879                         goto next_page;
880                 } else if (IS_ERR(page)) {
881                         ret = PTR_ERR(page);
882                         goto out;
883                 }
884                 if (pages) {
885                         pages[i] = page;
886                         flush_anon_page(vma, page, start);
887                         flush_dcache_page(page);
888                         ctx.page_mask = 0;
889                 }
890 next_page:
891                 if (vmas) {
892                         vmas[i] = vma;
893                         ctx.page_mask = 0;
894                 }
895                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
896                 if (page_increm > nr_pages)
897                         page_increm = nr_pages;
898                 i += page_increm;
899                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
900                 nr_pages -= page_increm;
901         } while (nr_pages);
902 out:
903         if (ctx.pgmap)
904                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
905         return i ? i : ret;
906 }
907
908 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
909                               unsigned int fault_flags)
910 {
911         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
912         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
913         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
914
915         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
916                 return false;
917
918         /*
919          * The architecture might have a hardware protection
920          * mechanism other than read/write that can deny access.
921          *
922          * gup always represents data access, not instruction
923          * fetches, so execute=false here:
924          */
925         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
926                 return false;
927
928         return true;
929 }
930
931 /*
932  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
933  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
934  *              NULL if faults are not to be recorded.
935  * @mm:         mm_struct of target mm
936  * @address:    user address
937  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
938  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
939  *              does not allow retry
940  *
941  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
942  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
943  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
944  * trying again.
945  *
946  * Typically this is meant to be used by the futex code.
947  *
948  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
949  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
950  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
951  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
952  *
953  * This is important for some architectures where those bits also gate the
954  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
955  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
956  * succeed.
957  *
958  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
959  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
960  */
961 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
962                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
963                      bool *unlocked)
964 {
965         struct vm_area_struct *vma;
966         vm_fault_t ret, major = 0;
967
968         if (unlocked)
969                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
970
971 retry:
972         vma = find_extend_vma(mm, address);
973         if (!vma || address < vma->vm_start)
974                 return -EFAULT;
975
976         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
977                 return -EFAULT;
978
979         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
980         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
981         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
982                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
983
984                 if (err)
985                         return err;
986                 BUG();
987         }
988
989         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
990                 down_read(&mm->mmap_sem);
991                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
992                         *unlocked = true;
993                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
994                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
995                         goto retry;
996                 }
997         }
998
999         if (tsk) {
1000                 if (major)
1001                         tsk->maj_flt++;
1002                 else
1003                         tsk->min_flt++;
1004         }
1005         return 0;
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1008
1009 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1010                                                 struct mm_struct *mm,
1011                                                 unsigned long start,
1012                                                 unsigned long nr_pages,
1013                                                 struct page **pages,
1014                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1015                                                 int *locked,
1016                                                 unsigned int flags)
1017 {
1018         long ret, pages_done;
1019         bool lock_dropped;
1020
1021         if (locked) {
1022                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1023                 BUG_ON(vmas);
1024                 /* check caller initialized locked */
1025                 BUG_ON(*locked != 1);
1026         }
1027
1028         if (pages)
1029                 flags |= FOLL_GET;
1030
1031         pages_done = 0;
1032         lock_dropped = false;
1033         for (;;) {
1034                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1035                                        vmas, locked);
1036                 if (!locked)
1037                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1038                         return ret;
1039
1040                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1041                 if (!*locked) {
1042                         BUG_ON(ret < 0);
1043                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1044                 }
1045
1046                 if (ret > 0) {
1047                         nr_pages -= ret;
1048                         pages_done += ret;
1049                         if (!nr_pages)
1050                                 break;
1051                 }
1052                 if (*locked) {
1053                         /*
1054                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1055                          * FOLL_NOWAIT.
1056                          */
1057                         if (!pages_done)
1058                                 pages_done = ret;
1059                         break;
1060                 }
1061                 /*
1062                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1063                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1064                  */
1065                 if (likely(pages))
1066                         pages += ret;
1067                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1068
1069                 /*
1070                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1071                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1072                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1073                  */
1074                 *locked = 1;
1075                 lock_dropped = true;
1076                 down_read(&mm->mmap_sem);
1077                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1078                                        pages, NULL, NULL);
1079                 if (ret != 1) {
1080                         BUG_ON(ret > 1);
1081                         if (!pages_done)
1082                                 pages_done = ret;
1083                         break;
1084                 }
1085                 nr_pages--;
1086                 pages_done++;
1087                 if (!nr_pages)
1088                         break;
1089                 if (likely(pages))
1090                         pages++;
1091                 start += PAGE_SIZE;
1092         }
1093         if (lock_dropped && *locked) {
1094                 /*
1095                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1096                  * and so the critical section protected by it was lost.
1097                  */
1098                 up_read(&mm->mmap_sem);
1099                 *locked = 0;
1100         }
1101         return pages_done;
1102 }
1103
1104 /*
1105  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1106  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1107  *              NULL if faults are not to be recorded.
1108  * @mm:         mm_struct of target mm
1109  * @start:      starting user address
1110  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1111  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1112  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1113  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1114  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1115  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1116  *              Or NULL if the caller does not require them.
1117  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1118  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1119  *              utilised. Lock must initially be held.
1120  *
1121  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1122  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1123  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1124  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1125  * remain valid while mmap_sem is held.
1126  *
1127  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1128  *
1129  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1130  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1131  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1132  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1133  *
1134  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1135  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1136  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1137  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1138  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1139  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1140  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1141  * locks can't be held over the syscall boundary.
1142  *
1143  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1144  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1145  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1146  *
1147  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1148  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1149  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1150  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1151  * use the correct cache flushing APIs.
1152  *
1153  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1154  *
1155  * get_user_pages should be phased out in favor of
1156  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1157  * should use get_user_pages because it cannot pass
1158  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1159  */
1160 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1161                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1162                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1163                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1164 {
1165         /*
1166          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1167          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1168          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1169          * disallow this option for now.
1170          */
1171         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1172                 return -EINVAL;
1173
1174         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1175                                        locked,
1176                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1177 }
1178 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1179
1180 /**
1181  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1182  * @vma:   target vma
1183  * @start: start address
1184  * @end:   end address
1185  * @nonblocking:
1186  *
1187  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1188  *
1189  * return 0 on success, negative error code on error.
1190  *
1191  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1192  *
1193  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1194  * be unperturbed.
1195  *
1196  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1197  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1198  */
1199 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1200                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1201 {
1202         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1203         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1204         int gup_flags;
1205
1206         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1207         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1208         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1209         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1210         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1211
1212         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1213         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1214                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1215         /*
1216          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1217          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1218          * and we would not want to dirty them for nothing.
1219          */
1220         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1221                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1222
1223         /*
1224          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1225          * other than PROT_NONE.
1226          */
1227         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1228                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1229
1230         /*
1231          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1232          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1233          */
1234         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1235                                 NULL, NULL, nonblocking);
1236 }
1237
1238 /*
1239  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1240  *
1241  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1242  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1243  * mmap_sem must not be held.
1244  */
1245 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1246 {
1247         struct mm_struct *mm = current->mm;
1248         unsigned long end, nstart, nend;
1249         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1250         int locked = 0;
1251         long ret = 0;
1252
1253         end = start + len;
1254
1255         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1256                 /*
1257                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1258                  * Find first corresponding VMA.
1259                  */
1260                 if (!locked) {
1261                         locked = 1;
1262                         down_read(&mm->mmap_sem);
1263                         vma = find_vma(mm, nstart);
1264                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1265                         vma = vma->vm_next;
1266                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1267                         break;
1268                 /*
1269                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1270                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1271                  */
1272                 nend = min(end, vma->vm_end);
1273                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1274                         continue;
1275                 if (nstart < vma->vm_start)
1276                         nstart = vma->vm_start;
1277                 /*
1278                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1279                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1280                  * if the vma was already munlocked.
1281                  */
1282                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1283                 if (ret < 0) {
1284                         if (ignore_errors) {
1285                                 ret = 0;
1286                                 continue;       /* continue at next VMA */
1287                         }
1288                         break;
1289                 }
1290                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1291                 ret = 0;
1292         }
1293         if (locked)
1294                 up_read(&mm->mmap_sem);
1295         return ret;     /* 0 or negative error code */
1296 }
1297
1298 /**
1299  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1300  * @addr: user address
1301  *
1302  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1303  * to be freed afterwards by put_page().
1304  *
1305  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1306  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1307  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1308  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1309  *
1310  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1311  */
1312 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1313 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1314 {
1315         struct vm_area_struct *vma;
1316         struct page *page;
1317
1318         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1319                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1320                              NULL) < 1)
1321                 return NULL;
1322         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1323         return page;
1324 }
1325 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1326 #else /* CONFIG_MMU */
1327 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1328                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1329                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1330                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1331                 unsigned int foll_flags)
1332 {
1333         struct vm_area_struct *vma;
1334         unsigned long vm_flags;
1335         int i;
1336
1337         /* calculate required read or write permissions.
1338          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1339          */
1340         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1341                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1342         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1343                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1344
1345         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1346                 vma = find_vma(mm, start);
1347                 if (!vma)
1348                         goto finish_or_fault;
1349
1350                 /* protect what we can, including chardevs */
1351                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1352                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1353                         goto finish_or_fault;
1354
1355                 if (pages) {
1356                         pages[i] = virt_to_page(start);
1357                         if (pages[i])
1358                                 get_page(pages[i]);
1359                 }
1360                 if (vmas)
1361                         vmas[i] = vma;
1362                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1363         }
1364
1365         return i;
1366
1367 finish_or_fault:
1368         return i ? : -EFAULT;
1369 }
1370 #endif /* !CONFIG_MMU */
1371
1372 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1373 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1374 {
1375         long i;
1376         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1377
1378         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1379                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1380
1381                 if (vma == vma_prev)
1382                         continue;
1383
1384                 vma_prev = vma;
1385
1386                 if (vma_is_fsdax(vma))
1387                         return true;
1388         }
1389         return false;
1390 }
1391
1392 #ifdef CONFIG_CMA
1393 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1394 {
1395         /*
1396          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1397          * as the source page.
1398          */
1399         int nid = page_to_nid(page);
1400         /*
1401          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1402          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1403          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1404          * in some case these nodes will have really less non movable
1405          * allocation memory.
1406          */
1407         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1408
1409         if (PageHighMem(page))
1410                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1411
1412 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1413         if (PageHuge(page)) {
1414                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1415                 /*
1416                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1417                  * mostly be from the CMA region.
1418                  */
1419                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1420         }
1421 #endif
1422         if (PageTransHuge(page)) {
1423                 struct page *thp;
1424                 /*
1425                  * ignore allocation failure warnings
1426                  */
1427                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1428
1429                 /*
1430                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1431                  * CMA area again.
1432                  */
1433                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1434                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1435                 if (!thp)
1436                         return NULL;
1437                 prep_transhuge_page(thp);
1438                 return thp;
1439         }
1440
1441         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1442 }
1443
1444 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1445                                         struct mm_struct *mm,
1446                                         unsigned long start,
1447                                         unsigned long nr_pages,
1448                                         struct page **pages,
1449                                         struct vm_area_struct **vmas,
1450                                         unsigned int gup_flags)
1451 {
1452         long i;
1453         bool drain_allow = true;
1454         bool migrate_allow = true;
1455         LIST_HEAD(cma_page_list);
1456
1457 check_again:
1458         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1459                 /*
1460                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1461                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1462                  * of the CMA zone if possible.
1463                  */
1464                 if (is_migrate_cma_page(pages[i])) {
1465
1466                         struct page *head = compound_head(pages[i]);
1467
1468                         if (PageHuge(head)) {
1469                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1470                         } else {
1471                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1472                                         lru_add_drain_all();
1473                                         drain_allow = false;
1474                                 }
1475
1476                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1477                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1478                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1479                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1480                                                             page_is_file_cache(head),
1481                                                             hpage_nr_pages(head));
1482                                 }
1483                         }
1484                 }
1485         }
1486
1487         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1488                 /*
1489                  * drop the above get_user_pages reference.
1490                  */
1491                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1492                         put_page(pages[i]);
1493
1494                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1495                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1496                         /*
1497                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1498                          * without migration.
1499                          */
1500                         migrate_allow = false;
1501
1502                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1503                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1504                 }
1505                 /*
1506                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1507                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1508                  * earlier.
1509                  */
1510                 nr_pages = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1511                                                    pages, vmas, NULL,
1512                                                    gup_flags);
1513
1514                 if ((nr_pages > 0) && migrate_allow) {
1515                         drain_allow = true;
1516                         goto check_again;
1517                 }
1518         }
1519
1520         return nr_pages;
1521 }
1522 #else
1523 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1524                                         struct mm_struct *mm,
1525                                         unsigned long start,
1526                                         unsigned long nr_pages,
1527                                         struct page **pages,
1528                                         struct vm_area_struct **vmas,
1529                                         unsigned int gup_flags)
1530 {
1531         return nr_pages;
1532 }
1533 #endif /* CONFIG_CMA */
1534
1535 /*
1536  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1537  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1538  */
1539 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1540                                   struct mm_struct *mm,
1541                                   unsigned long start,
1542                                   unsigned long nr_pages,
1543                                   struct page **pages,
1544                                   struct vm_area_struct **vmas,
1545                                   unsigned int gup_flags)
1546 {
1547         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1548         unsigned long flags = 0;
1549         long rc, i;
1550
1551         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1552                 if (!pages)
1553                         return -EINVAL;
1554
1555                 if (!vmas_tmp) {
1556                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1557                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1558                                            GFP_KERNEL);
1559                         if (!vmas_tmp)
1560                                 return -ENOMEM;
1561                 }
1562                 flags = memalloc_nocma_save();
1563         }
1564
1565         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1566                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1567
1568         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1569                 memalloc_nocma_restore(flags);
1570                 if (rc < 0)
1571                         goto out;
1572
1573                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1574                         for (i = 0; i < rc; i++)
1575                                 put_page(pages[i]);
1576                         rc = -EOPNOTSUPP;
1577                         goto out;
1578                 }
1579
1580                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1581                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1582         }
1583
1584 out:
1585         if (vmas_tmp != vmas)
1586                 kfree(vmas_tmp);
1587         return rc;
1588 }
1589 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1590 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1591                                                   struct mm_struct *mm,
1592                                                   unsigned long start,
1593                                                   unsigned long nr_pages,
1594                                                   struct page **pages,
1595                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1596                                                   unsigned int flags)
1597 {
1598         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1599                                        NULL, flags);
1600 }
1601 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1602
1603 /*
1604  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1605  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1606  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1607  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1608  * FOLL_REMOTE in here.
1609  */
1610 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1611                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1612                 struct vm_area_struct **vmas)
1613 {
1614         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1615                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1618
1619 /*
1620  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1621  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1622  * get_user_pages_unlocked().
1623  *
1624  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1625  *
1626  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1627  *      do_something()
1628  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1629  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1630  *
1631  *  to:
1632  *
1633  *      int locked = 1;
1634  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1635  *      do_something()
1636  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1637  *      if (locked)
1638  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1639  */
1640 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1641                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1642                            int *locked)
1643 {
1644         /*
1645          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1646          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1647          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1648          * disallow this option for now.
1649          */
1650         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1651                 return -EINVAL;
1652
1653         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1654                                        pages, NULL, locked,
1655                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1656 }
1657 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1658
1659 /*
1660  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1661  *
1662  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1663  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1664  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1665  *
1666  *  with:
1667  *
1668  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1669  *
1670  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1671  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1672  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1673  */
1674 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1675                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1676 {
1677         struct mm_struct *mm = current->mm;
1678         int locked = 1;
1679         long ret;
1680
1681         /*
1682          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1683          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1684          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1685          * disallow this option for now.
1686          */
1687         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1688                 return -EINVAL;
1689
1690         down_read(&mm->mmap_sem);
1691         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1692                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1693         if (locked)
1694                 up_read(&mm->mmap_sem);
1695         return ret;
1696 }
1697 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1698
1699 /*
1700  * Fast GUP
1701  *
1702  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1703  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1704  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1705  * block any THP splits.
1706  *
1707  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1708  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1709  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1710  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1711  *
1712  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1713  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1714  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1715  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1716  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1717  *
1718  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1719  * are currently made:
1720  *
1721  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1722  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1723  *
1724  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1725  *
1726  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1727  *
1728  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1729  *
1730  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1731  */
1732 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1733 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1734 /*
1735  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1736  *
1737  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1738  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1739  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1740  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1741  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1742  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1743  * that we are blocking by holding interrupts off.
1744  *
1745  * Setting ptes from not present to present goes:
1746  *
1747  *   ptep->pte_high = h;
1748  *   smp_wmb();
1749  *   ptep->pte_low = l;
1750  *
1751  * And present to not present goes:
1752  *
1753  *   ptep->pte_low = 0;
1754  *   smp_wmb();
1755  *   ptep->pte_high = 0;
1756  *
1757  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1758  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1759  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1760  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1761  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1762  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1763  * operates on present ptes we're safe.
1764  */
1765 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1766 {
1767         pte_t pte;
1768
1769         do {
1770                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1771                 smp_rmb();
1772                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1773                 smp_rmb();
1774         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1775
1776         return pte;
1777 }
1778 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1779 /*
1780  * We require that the PTE can be read atomically.
1781  */
1782 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1783 {
1784         return READ_ONCE(*ptep);
1785 }
1786 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1787
1788 static void undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start, struct page **pages)
1789 {
1790         while ((*nr) - nr_start) {
1791                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1792
1793                 ClearPageReferenced(page);
1794                 put_page(page);
1795         }
1796 }
1797
1798 /*
1799  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1800  * or NULL if that failed.
1801  */
1802 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1803 {
1804         struct page *head = compound_head(page);
1805         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1806                 return NULL;
1807         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1808                 return NULL;
1809         return head;
1810 }
1811
1812 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1813 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1814                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1815 {
1816         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1817         int nr_start = *nr, ret = 0;
1818         pte_t *ptep, *ptem;
1819
1820         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1821         do {
1822                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1823                 struct page *head, *page;
1824
1825                 /*
1826                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1827                  * path using the pte_protnone check.
1828                  */
1829                 if (pte_protnone(pte))
1830                         goto pte_unmap;
1831
1832                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1833                         goto pte_unmap;
1834
1835                 if (pte_devmap(pte)) {
1836                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1837                                 goto pte_unmap;
1838
1839                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1840                         if (unlikely(!pgmap)) {
1841                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1842                                 goto pte_unmap;
1843                         }
1844                 } else if (pte_special(pte))
1845                         goto pte_unmap;
1846
1847                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1848                 page = pte_page(pte);
1849
1850                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1851                 if (!head)
1852                         goto pte_unmap;
1853
1854                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1855                         put_page(head);
1856                         goto pte_unmap;
1857                 }
1858
1859                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1860
1861                 SetPageReferenced(page);
1862                 pages[*nr] = page;
1863                 (*nr)++;
1864
1865         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1866
1867         ret = 1;
1868
1869 pte_unmap:
1870         if (pgmap)
1871                 put_dev_pagemap(pgmap);
1872         pte_unmap(ptem);
1873         return ret;
1874 }
1875 #else
1876
1877 /*
1878  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1879  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1880  * to be special.
1881  *
1882  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1883  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1884  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1885  */
1886 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1887                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1888 {
1889         return 0;
1890 }
1891 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1892
1893 #if defined(__HAVE_ARCH_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1894 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1895                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1896 {
1897         int nr_start = *nr;
1898         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1899
1900         do {
1901                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1902
1903                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1904                 if (unlikely(!pgmap)) {
1905                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1906                         return 0;
1907                 }
1908                 SetPageReferenced(page);
1909                 pages[*nr] = page;
1910                 get_page(page);
1911                 (*nr)++;
1912                 pfn++;
1913         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1914
1915         if (pgmap)
1916                 put_dev_pagemap(pgmap);
1917         return 1;
1918 }
1919
1920 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1921                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1922 {
1923         unsigned long fault_pfn;
1924         int nr_start = *nr;
1925
1926         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1927         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1928                 return 0;
1929
1930         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1931                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1932                 return 0;
1933         }
1934         return 1;
1935 }
1936
1937 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1938                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1939 {
1940         unsigned long fault_pfn;
1941         int nr_start = *nr;
1942
1943         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1944         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1945                 return 0;
1946
1947         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1948                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1949                 return 0;
1950         }
1951         return 1;
1952 }
1953 #else
1954 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1955                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1956 {
1957         BUILD_BUG();
1958         return 0;
1959 }
1960
1961 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1962                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1963 {
1964         BUILD_BUG();
1965         return 0;
1966 }
1967 #endif
1968
1969 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
1970 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
1971                                       unsigned long sz)
1972 {
1973         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
1974         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
1975 }
1976
1977 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1978                        unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1979 {
1980         unsigned long pte_end;
1981         struct page *head, *page;
1982         pte_t pte;
1983         int refs;
1984
1985         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1986         if (pte_end < end)
1987                 end = pte_end;
1988
1989         pte = READ_ONCE(*ptep);
1990
1991         if (!pte_access_permitted(pte, write))
1992                 return 0;
1993
1994         /* hugepages are never "special" */
1995         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1996
1997         refs = 0;
1998         head = pte_page(pte);
1999
2000         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2001         do {
2002                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
2003                 pages[*nr] = page;
2004                 (*nr)++;
2005                 page++;
2006                 refs++;
2007         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2008
2009         head = try_get_compound_head(head, refs);
2010         if (!head) {
2011                 *nr -= refs;
2012                 return 0;
2013         }
2014
2015         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2016                 /* Could be optimized better */
2017                 *nr -= refs;
2018                 while (refs--)
2019                         put_page(head);
2020                 return 0;
2021         }
2022
2023         return 1;
2024 }
2025
2026 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2027                 unsigned int pdshift, unsigned long end, int write,
2028                 struct page **pages, int *nr)
2029 {
2030         pte_t *ptep;
2031         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2032         unsigned long next;
2033
2034         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2035         do {
2036                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2037                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
2038                         return 0;
2039         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2040
2041         return 1;
2042 }
2043 #else
2044 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2045                 unsigned pdshift, unsigned long end, int write,
2046                 struct page **pages, int *nr)
2047 {
2048         return 0;
2049 }
2050 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2051
2052 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2053                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2054 {
2055         struct page *head, *page;
2056         int refs;
2057
2058         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2059                 return 0;
2060
2061         if (pmd_devmap(orig)) {
2062                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2063                         return 0;
2064                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2065         }
2066
2067         refs = 0;
2068         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2069         do {
2070                 pages[*nr] = page;
2071                 (*nr)++;
2072                 page++;
2073                 refs++;
2074         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2075
2076         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2077         if (!head) {
2078                 *nr -= refs;
2079                 return 0;
2080         }
2081
2082         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2083                 *nr -= refs;
2084                 while (refs--)
2085                         put_page(head);
2086                 return 0;
2087         }
2088
2089         SetPageReferenced(head);
2090         return 1;
2091 }
2092
2093 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2094                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2095 {
2096         struct page *head, *page;
2097         int refs;
2098
2099         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2100                 return 0;
2101
2102         if (pud_devmap(orig)) {
2103                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2104                         return 0;
2105                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2106         }
2107
2108         refs = 0;
2109         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2110         do {
2111                 pages[*nr] = page;
2112                 (*nr)++;
2113                 page++;
2114                 refs++;
2115         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2116
2117         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2118         if (!head) {
2119                 *nr -= refs;
2120                 return 0;
2121         }
2122
2123         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2124                 *nr -= refs;
2125                 while (refs--)
2126                         put_page(head);
2127                 return 0;
2128         }
2129
2130         SetPageReferenced(head);
2131         return 1;
2132 }
2133
2134 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2135                         unsigned long end, unsigned int flags,
2136                         struct page **pages, int *nr)
2137 {
2138         int refs;
2139         struct page *head, *page;
2140
2141         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2142                 return 0;
2143
2144         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2145         refs = 0;
2146         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2147         do {
2148                 pages[*nr] = page;
2149                 (*nr)++;
2150                 page++;
2151                 refs++;
2152         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2153
2154         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2155         if (!head) {
2156                 *nr -= refs;
2157                 return 0;
2158         }
2159
2160         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2161                 *nr -= refs;
2162                 while (refs--)
2163                         put_page(head);
2164                 return 0;
2165         }
2166
2167         SetPageReferenced(head);
2168         return 1;
2169 }
2170
2171 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2172                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2173 {
2174         unsigned long next;
2175         pmd_t *pmdp;
2176
2177         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2178         do {
2179                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2180
2181                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2182                 if (!pmd_present(pmd))
2183                         return 0;
2184
2185                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2186                              pmd_devmap(pmd))) {
2187                         /*
2188                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2189                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2190                          * can be serialised against THP migration.
2191                          */
2192                         if (pmd_protnone(pmd))
2193                                 return 0;
2194
2195                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2196                                 pages, nr))
2197                                 return 0;
2198
2199                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2200                         /*
2201                          * architecture have different format for hugetlbfs
2202                          * pmd format and THP pmd format
2203                          */
2204                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2205                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2206                                 return 0;
2207                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2208                         return 0;
2209         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2210
2211         return 1;
2212 }
2213
2214 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2215                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2216 {
2217         unsigned long next;
2218         pud_t *pudp;
2219
2220         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2221         do {
2222                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2223
2224                 next = pud_addr_end(addr, end);
2225                 if (pud_none(pud))
2226                         return 0;
2227                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2228                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2229                                           pages, nr))
2230                                 return 0;
2231                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2232                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2233                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2234                                 return 0;
2235                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2236                         return 0;
2237         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2238
2239         return 1;
2240 }
2241
2242 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2243                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2244 {
2245         unsigned long next;
2246         p4d_t *p4dp;
2247
2248         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2249         do {
2250                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2251
2252                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2253                 if (p4d_none(p4d))
2254                         return 0;
2255                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2256                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2257                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2258                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2259                                 return 0;
2260                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2261                         return 0;
2262         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2263
2264         return 1;
2265 }
2266
2267 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2268                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2269 {
2270         unsigned long next;
2271         pgd_t *pgdp;
2272
2273         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2274         do {
2275                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2276
2277                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2278                 if (pgd_none(pgd))
2279                         return;
2280                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2281                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2282                                           pages, nr))
2283                                 return;
2284                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2285                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2286                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2287                                 return;
2288                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2289                         return;
2290         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2291 }
2292 #else
2293 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2294                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2295 {
2296 }
2297 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2298
2299 #ifndef gup_fast_permitted
2300 /*
2301  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2302  * we need to fall back to the slow version:
2303  */
2304 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2305 {
2306         return true;
2307 }
2308 #endif
2309
2310 /*
2311  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2312  * the regular GUP.
2313  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2314  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2315  *
2316  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2317  * pages pinned.
2318  */
2319 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2320                           struct page **pages)
2321 {
2322         unsigned long len, end;
2323         unsigned long flags;
2324         int nr = 0;
2325
2326         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2327         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2328         end = start + len;
2329
2330         if (end <= start)
2331                 return 0;
2332         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2333                 return 0;
2334
2335         /*
2336          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2337          * interrupts disabled by get_futex_key.
2338          *
2339          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2340          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2341          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2342          *
2343          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2344          * block IPIs that come from THPs splitting.
2345          */
2346
2347         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2348             gup_fast_permitted(start, end)) {
2349                 local_irq_save(flags);
2350                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2351                 local_irq_restore(flags);
2352         }
2353
2354         return nr;
2355 }
2356 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2357
2358 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2359                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2360 {
2361         int ret;
2362
2363         /*
2364          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2365          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2366          */
2367         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2368                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2369                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2370                                             start, nr_pages,
2371                                             pages, NULL, gup_flags);
2372                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2373         } else {
2374                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2375                                               pages, gup_flags);
2376         }
2377
2378         return ret;
2379 }
2380
2381 /**
2382  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2383  * @start:      starting user address
2384  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2385  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2386  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2387  *              Should be at least nr_pages long.
2388  *
2389  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2390  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2391  * calling get_user_pages().
2392  *
2393  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2394  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2395  * were pinned, returns -errno.
2396  */
2397 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2398                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2399 {
2400         unsigned long addr, len, end;
2401         int nr = 0, ret = 0;
2402
2403         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM)))
2404                 return -EINVAL;
2405
2406         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2407         addr = start;
2408         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2409         end = start + len;
2410
2411         if (end <= start)
2412                 return 0;
2413         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2414                 return -EFAULT;
2415
2416         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2417             gup_fast_permitted(start, end)) {
2418                 local_irq_disable();
2419                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr);
2420                 local_irq_enable();
2421                 ret = nr;
2422         }
2423
2424         if (nr < nr_pages) {
2425                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2426                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2427                 pages += nr;
2428
2429                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2430                                               gup_flags, pages);
2431
2432                 /* Have to be a bit careful with return values */
2433                 if (nr > 0) {
2434                         if (ret < 0)
2435                                 ret = nr;
2436                         else
2437                                 ret += nr;
2438                 }
2439         }
2440
2441         return ret;
2442 }
2443 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);