]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/gup.c
Merge tag 'mtd/for-5.3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mtd/linux
[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         if (pgd_none(*pgd))
590                 return -EFAULT;
591         p4d = p4d_offset(pgd, address);
592         if (p4d_none(*p4d))
593                 return -EFAULT;
594         pud = pud_offset(p4d, address);
595         if (pud_none(*pud))
596                 return -EFAULT;
597         pmd = pmd_offset(pud, address);
598         if (!pmd_present(*pmd))
599                 return -EFAULT;
600         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
601         pte = pte_offset_map(pmd, address);
602         if (pte_none(*pte))
603                 goto unmap;
604         *vma = get_gate_vma(mm);
605         if (!page)
606                 goto out;
607         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
608         if (!*page) {
609                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
610                         goto unmap;
611                 *page = pte_page(*pte);
612
613                 /*
614                  * This should never happen (a device public page in the gate
615                  * area).
616                  */
617                 if (is_device_public_page(*page))
618                         goto unmap;
619         }
620         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
621                 ret = -ENOMEM;
622                 goto unmap;
623         }
624 out:
625         ret = 0;
626 unmap:
627         pte_unmap(pte);
628         return ret;
629 }
630
631 /*
632  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
633  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
634  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
635  */
636 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
637                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
638 {
639         unsigned int fault_flags = 0;
640         vm_fault_t ret;
641
642         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
643         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
644                 return -ENOENT;
645         if (*flags & FOLL_WRITE)
646                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
647         if (*flags & FOLL_REMOTE)
648                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
649         if (nonblocking)
650                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
651         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
652                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
653         if (*flags & FOLL_TRIED) {
654                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
655                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
656         }
657
658         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
659         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
660                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
661
662                 if (err)
663                         return err;
664                 BUG();
665         }
666
667         if (tsk) {
668                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
669                         tsk->maj_flt++;
670                 else
671                         tsk->min_flt++;
672         }
673
674         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
675                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
676                         *nonblocking = 0;
677                 return -EBUSY;
678         }
679
680         /*
681          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
682          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
683          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
684          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
685          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
686          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
687          * reCOWed by userspace write).
688          */
689         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
690                 *flags |= FOLL_COW;
691         return 0;
692 }
693
694 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
695 {
696         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
697         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
698         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
699
700         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
701                 return -EFAULT;
702
703         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
704                 return -EFAULT;
705
706         if (write) {
707                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
708                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
709                                 return -EFAULT;
710                         /*
711                          * We used to let the write,force case do COW in a
712                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
713                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
714                          * executable, without corrupting the file (yet only
715                          * when that file had been opened for writing!).
716                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
717                          * just reject it.
718                          */
719                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
720                                 return -EFAULT;
721                 }
722         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
723                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
724                         return -EFAULT;
725                 /*
726                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
727                  * have VM_MAYREAD set?
728                  */
729                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
730                         return -EFAULT;
731         }
732         /*
733          * gups are always data accesses, not instruction
734          * fetches, so execute=false here
735          */
736         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
737                 return -EFAULT;
738         return 0;
739 }
740
741 /**
742  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
743  * @tsk:        task_struct of target task
744  * @mm:         mm_struct of target mm
745  * @start:      starting user address
746  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
747  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
748  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
749  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
750  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
751  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
752  *              Or NULL if the caller does not require them.
753  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
754  *
755  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
756  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
757  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
758  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
759  * remain valid while mmap_sem is held.
760  *
761  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
762  *
763  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
764  * each struct page that each user address corresponds to at a given
765  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
766  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
767  *
768  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
769  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
770  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
771  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
772  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
773  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
774  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
775  * locks can't be held over the syscall boundary.
776  *
777  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
778  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
779  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
780  * before put_page is called.
781  *
782  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
783  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
784  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
785  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
786  * this case.
787  *
788  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
789  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
790  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
791  * reading or writing and will not be released.
792  *
793  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
794  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
795  * you need some special @gup_flags.
796  */
797 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
798                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
799                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
800                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
801 {
802         long ret = 0, i = 0;
803         struct vm_area_struct *vma = NULL;
804         struct follow_page_context ctx = { NULL };
805
806         if (!nr_pages)
807                 return 0;
808
809         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
810
811         /*
812          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
813          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
814          * using the address space
815          */
816         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
817                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
818
819         do {
820                 struct page *page;
821                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
822                 unsigned int page_increm;
823
824                 /* first iteration or cross vma bound */
825                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
826                         vma = find_extend_vma(mm, start);
827                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
828                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
829                                                 gup_flags, &vma,
830                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
831                                 if (ret)
832                                         goto out;
833                                 ctx.page_mask = 0;
834                                 goto next_page;
835                         }
836
837                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
838                                 ret = -EFAULT;
839                                 goto out;
840                         }
841                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
842                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
843                                                 &start, &nr_pages, i,
844                                                 gup_flags, nonblocking);
845                                 continue;
846                         }
847                 }
848 retry:
849                 /*
850                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
851                  * potentially allocating memory.
852                  */
853                 if (fatal_signal_pending(current)) {
854                         ret = -ERESTARTSYS;
855                         goto out;
856                 }
857                 cond_resched();
858
859                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
860                 if (!page) {
861                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
862                                         nonblocking);
863                         switch (ret) {
864                         case 0:
865                                 goto retry;
866                         case -EBUSY:
867                                 ret = 0;
868                                 /* FALLTHRU */
869                         case -EFAULT:
870                         case -ENOMEM:
871                         case -EHWPOISON:
872                                 goto out;
873                         case -ENOENT:
874                                 goto next_page;
875                         }
876                         BUG();
877                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
878                         /*
879                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
880                          * struct page.
881                          */
882                         goto next_page;
883                 } else if (IS_ERR(page)) {
884                         ret = PTR_ERR(page);
885                         goto out;
886                 }
887                 if (pages) {
888                         pages[i] = page;
889                         flush_anon_page(vma, page, start);
890                         flush_dcache_page(page);
891                         ctx.page_mask = 0;
892                 }
893 next_page:
894                 if (vmas) {
895                         vmas[i] = vma;
896                         ctx.page_mask = 0;
897                 }
898                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
899                 if (page_increm > nr_pages)
900                         page_increm = nr_pages;
901                 i += page_increm;
902                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
903                 nr_pages -= page_increm;
904         } while (nr_pages);
905 out:
906         if (ctx.pgmap)
907                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
908         return i ? i : ret;
909 }
910
911 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
912                               unsigned int fault_flags)
913 {
914         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
915         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
916         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
917
918         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
919                 return false;
920
921         /*
922          * The architecture might have a hardware protection
923          * mechanism other than read/write that can deny access.
924          *
925          * gup always represents data access, not instruction
926          * fetches, so execute=false here:
927          */
928         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
929                 return false;
930
931         return true;
932 }
933
934 /*
935  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
936  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
937  *              NULL if faults are not to be recorded.
938  * @mm:         mm_struct of target mm
939  * @address:    user address
940  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
941  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
942  *              does not allow retry
943  *
944  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
945  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
946  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
947  * trying again.
948  *
949  * Typically this is meant to be used by the futex code.
950  *
951  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
952  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
953  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
954  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
955  *
956  * This is important for some architectures where those bits also gate the
957  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
958  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
959  * succeed.
960  *
961  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
962  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
963  */
964 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
965                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
966                      bool *unlocked)
967 {
968         struct vm_area_struct *vma;
969         vm_fault_t ret, major = 0;
970
971         if (unlocked)
972                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
973
974 retry:
975         vma = find_extend_vma(mm, address);
976         if (!vma || address < vma->vm_start)
977                 return -EFAULT;
978
979         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
980                 return -EFAULT;
981
982         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
983         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
984         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
985                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
986
987                 if (err)
988                         return err;
989                 BUG();
990         }
991
992         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
993                 down_read(&mm->mmap_sem);
994                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
995                         *unlocked = true;
996                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
997                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
998                         goto retry;
999                 }
1000         }
1001
1002         if (tsk) {
1003                 if (major)
1004                         tsk->maj_flt++;
1005                 else
1006                         tsk->min_flt++;
1007         }
1008         return 0;
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1011
1012 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1013                                                 struct mm_struct *mm,
1014                                                 unsigned long start,
1015                                                 unsigned long nr_pages,
1016                                                 struct page **pages,
1017                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1018                                                 int *locked,
1019                                                 unsigned int flags)
1020 {
1021         long ret, pages_done;
1022         bool lock_dropped;
1023
1024         if (locked) {
1025                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1026                 BUG_ON(vmas);
1027                 /* check caller initialized locked */
1028                 BUG_ON(*locked != 1);
1029         }
1030
1031         if (pages)
1032                 flags |= FOLL_GET;
1033
1034         pages_done = 0;
1035         lock_dropped = false;
1036         for (;;) {
1037                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1038                                        vmas, locked);
1039                 if (!locked)
1040                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1041                         return ret;
1042
1043                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1044                 if (!*locked) {
1045                         BUG_ON(ret < 0);
1046                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1047                 }
1048
1049                 if (ret > 0) {
1050                         nr_pages -= ret;
1051                         pages_done += ret;
1052                         if (!nr_pages)
1053                                 break;
1054                 }
1055                 if (*locked) {
1056                         /*
1057                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1058                          * FOLL_NOWAIT.
1059                          */
1060                         if (!pages_done)
1061                                 pages_done = ret;
1062                         break;
1063                 }
1064                 /*
1065                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1066                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1067                  */
1068                 if (likely(pages))
1069                         pages += ret;
1070                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1071
1072                 /*
1073                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1074                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1075                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1076                  */
1077                 *locked = 1;
1078                 lock_dropped = true;
1079                 down_read(&mm->mmap_sem);
1080                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1081                                        pages, NULL, NULL);
1082                 if (ret != 1) {
1083                         BUG_ON(ret > 1);
1084                         if (!pages_done)
1085                                 pages_done = ret;
1086                         break;
1087                 }
1088                 nr_pages--;
1089                 pages_done++;
1090                 if (!nr_pages)
1091                         break;
1092                 if (likely(pages))
1093                         pages++;
1094                 start += PAGE_SIZE;
1095         }
1096         if (lock_dropped && *locked) {
1097                 /*
1098                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1099                  * and so the critical section protected by it was lost.
1100                  */
1101                 up_read(&mm->mmap_sem);
1102                 *locked = 0;
1103         }
1104         return pages_done;
1105 }
1106
1107 /*
1108  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1109  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1110  *              NULL if faults are not to be recorded.
1111  * @mm:         mm_struct of target mm
1112  * @start:      starting user address
1113  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1114  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1115  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1116  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1117  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1118  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1119  *              Or NULL if the caller does not require them.
1120  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1121  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1122  *              utilised. Lock must initially be held.
1123  *
1124  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1125  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1126  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1127  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1128  * remain valid while mmap_sem is held.
1129  *
1130  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1131  *
1132  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1133  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1134  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1135  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1136  *
1137  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1138  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1139  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1140  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1141  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1142  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1143  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1144  * locks can't be held over the syscall boundary.
1145  *
1146  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1147  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1148  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1149  *
1150  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1151  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1152  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1153  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1154  * use the correct cache flushing APIs.
1155  *
1156  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1157  *
1158  * get_user_pages should be phased out in favor of
1159  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1160  * should use get_user_pages because it cannot pass
1161  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1162  */
1163 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1164                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1165                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1166                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1167 {
1168         /*
1169          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1170          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1171          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1172          * disallow this option for now.
1173          */
1174         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1175                 return -EINVAL;
1176
1177         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1178                                        locked,
1179                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1180 }
1181 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1182
1183 /**
1184  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1185  * @vma:   target vma
1186  * @start: start address
1187  * @end:   end address
1188  * @nonblocking:
1189  *
1190  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1191  *
1192  * return 0 on success, negative error code on error.
1193  *
1194  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1195  *
1196  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1197  * be unperturbed.
1198  *
1199  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1200  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1201  */
1202 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1203                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1204 {
1205         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1206         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1207         int gup_flags;
1208
1209         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1210         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1211         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1212         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1213         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1214
1215         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1216         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1217                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1218         /*
1219          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1220          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1221          * and we would not want to dirty them for nothing.
1222          */
1223         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1224                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1225
1226         /*
1227          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1228          * other than PROT_NONE.
1229          */
1230         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1231                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1232
1233         /*
1234          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1235          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1236          */
1237         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1238                                 NULL, NULL, nonblocking);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1243  *
1244  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1245  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1246  * mmap_sem must not be held.
1247  */
1248 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1249 {
1250         struct mm_struct *mm = current->mm;
1251         unsigned long end, nstart, nend;
1252         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1253         int locked = 0;
1254         long ret = 0;
1255
1256         end = start + len;
1257
1258         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1259                 /*
1260                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1261                  * Find first corresponding VMA.
1262                  */
1263                 if (!locked) {
1264                         locked = 1;
1265                         down_read(&mm->mmap_sem);
1266                         vma = find_vma(mm, nstart);
1267                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1268                         vma = vma->vm_next;
1269                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1270                         break;
1271                 /*
1272                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1273                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1274                  */
1275                 nend = min(end, vma->vm_end);
1276                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1277                         continue;
1278                 if (nstart < vma->vm_start)
1279                         nstart = vma->vm_start;
1280                 /*
1281                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1282                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1283                  * if the vma was already munlocked.
1284                  */
1285                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1286                 if (ret < 0) {
1287                         if (ignore_errors) {
1288                                 ret = 0;
1289                                 continue;       /* continue at next VMA */
1290                         }
1291                         break;
1292                 }
1293                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1294                 ret = 0;
1295         }
1296         if (locked)
1297                 up_read(&mm->mmap_sem);
1298         return ret;     /* 0 or negative error code */
1299 }
1300
1301 /**
1302  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1303  * @addr: user address
1304  *
1305  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1306  * to be freed afterwards by put_page().
1307  *
1308  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1309  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1310  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1311  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1312  *
1313  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1314  */
1315 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1316 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1317 {
1318         struct vm_area_struct *vma;
1319         struct page *page;
1320
1321         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1322                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1323                              NULL) < 1)
1324                 return NULL;
1325         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1326         return page;
1327 }
1328 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1329 #else /* CONFIG_MMU */
1330 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1331                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1332                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1333                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1334                 unsigned int foll_flags)
1335 {
1336         struct vm_area_struct *vma;
1337         unsigned long vm_flags;
1338         int i;
1339
1340         /* calculate required read or write permissions.
1341          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1342          */
1343         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1344                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1345         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1346                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1347
1348         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1349                 vma = find_vma(mm, start);
1350                 if (!vma)
1351                         goto finish_or_fault;
1352
1353                 /* protect what we can, including chardevs */
1354                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1355                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1356                         goto finish_or_fault;
1357
1358                 if (pages) {
1359                         pages[i] = virt_to_page(start);
1360                         if (pages[i])
1361                                 get_page(pages[i]);
1362                 }
1363                 if (vmas)
1364                         vmas[i] = vma;
1365                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1366         }
1367
1368         return i;
1369
1370 finish_or_fault:
1371         return i ? : -EFAULT;
1372 }
1373 #endif /* !CONFIG_MMU */
1374
1375 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1376 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1377 {
1378         long i;
1379         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1380
1381         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1382                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1383
1384                 if (vma == vma_prev)
1385                         continue;
1386
1387                 vma_prev = vma;
1388
1389                 if (vma_is_fsdax(vma))
1390                         return true;
1391         }
1392         return false;
1393 }
1394
1395 #ifdef CONFIG_CMA
1396 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1397 {
1398         /*
1399          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1400          * as the source page.
1401          */
1402         int nid = page_to_nid(page);
1403         /*
1404          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1405          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1406          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1407          * in some case these nodes will have really less non movable
1408          * allocation memory.
1409          */
1410         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1411
1412         if (PageHighMem(page))
1413                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1414
1415 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1416         if (PageHuge(page)) {
1417                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1418                 /*
1419                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1420                  * mostly be from the CMA region.
1421                  */
1422                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1423         }
1424 #endif
1425         if (PageTransHuge(page)) {
1426                 struct page *thp;
1427                 /*
1428                  * ignore allocation failure warnings
1429                  */
1430                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1431
1432                 /*
1433                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1434                  * CMA area again.
1435                  */
1436                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1437                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1438                 if (!thp)
1439                         return NULL;
1440                 prep_transhuge_page(thp);
1441                 return thp;
1442         }
1443
1444         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1445 }
1446
1447 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1448                                         struct mm_struct *mm,
1449                                         unsigned long start,
1450                                         unsigned long nr_pages,
1451                                         struct page **pages,
1452                                         struct vm_area_struct **vmas,
1453                                         unsigned int gup_flags)
1454 {
1455         unsigned long i;
1456         unsigned long step;
1457         bool drain_allow = true;
1458         bool migrate_allow = true;
1459         LIST_HEAD(cma_page_list);
1460
1461 check_again:
1462         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1463
1464                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1465
1466                 /*
1467                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1468                  * part.
1469                  */
1470                 step = (1 << compound_order(head)) - (pages[i] - head);
1471                 /*
1472                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1473                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1474                  * of the CMA zone if possible.
1475                  */
1476                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1477                         if (PageHuge(head))
1478                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1479                         else {
1480                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1481                                         lru_add_drain_all();
1482                                         drain_allow = false;
1483                                 }
1484
1485                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1486                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1487                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1488                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1489                                                             page_is_file_cache(head),
1490                                                             hpage_nr_pages(head));
1491                                 }
1492                         }
1493                 }
1494
1495                 i += step;
1496         }
1497
1498         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1499                 /*
1500                  * drop the above get_user_pages reference.
1501                  */
1502                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1503                         put_page(pages[i]);
1504
1505                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1506                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1507                         /*
1508                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1509                          * without migration.
1510                          */
1511                         migrate_allow = false;
1512
1513                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1514                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1515                 }
1516                 /*
1517                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1518                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1519                  * earlier.
1520                  */
1521                 nr_pages = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1522                                                    pages, vmas, NULL,
1523                                                    gup_flags);
1524
1525                 if ((nr_pages > 0) && migrate_allow) {
1526                         drain_allow = true;
1527                         goto check_again;
1528                 }
1529         }
1530
1531         return nr_pages;
1532 }
1533 #else
1534 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1535                                         struct mm_struct *mm,
1536                                         unsigned long start,
1537                                         unsigned long nr_pages,
1538                                         struct page **pages,
1539                                         struct vm_area_struct **vmas,
1540                                         unsigned int gup_flags)
1541 {
1542         return nr_pages;
1543 }
1544 #endif /* CONFIG_CMA */
1545
1546 /*
1547  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1548  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1549  */
1550 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1551                                   struct mm_struct *mm,
1552                                   unsigned long start,
1553                                   unsigned long nr_pages,
1554                                   struct page **pages,
1555                                   struct vm_area_struct **vmas,
1556                                   unsigned int gup_flags)
1557 {
1558         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1559         unsigned long flags = 0;
1560         long rc, i;
1561
1562         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1563                 if (!pages)
1564                         return -EINVAL;
1565
1566                 if (!vmas_tmp) {
1567                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1568                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1569                                            GFP_KERNEL);
1570                         if (!vmas_tmp)
1571                                 return -ENOMEM;
1572                 }
1573                 flags = memalloc_nocma_save();
1574         }
1575
1576         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1577                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1578
1579         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1580                 memalloc_nocma_restore(flags);
1581                 if (rc < 0)
1582                         goto out;
1583
1584                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1585                         for (i = 0; i < rc; i++)
1586                                 put_page(pages[i]);
1587                         rc = -EOPNOTSUPP;
1588                         goto out;
1589                 }
1590
1591                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1592                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1593         }
1594
1595 out:
1596         if (vmas_tmp != vmas)
1597                 kfree(vmas_tmp);
1598         return rc;
1599 }
1600 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1601 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1602                                                   struct mm_struct *mm,
1603                                                   unsigned long start,
1604                                                   unsigned long nr_pages,
1605                                                   struct page **pages,
1606                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1607                                                   unsigned int flags)
1608 {
1609         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1610                                        NULL, flags);
1611 }
1612 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1613
1614 /*
1615  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1616  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1617  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1618  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1619  * FOLL_REMOTE in here.
1620  */
1621 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1622                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1623                 struct vm_area_struct **vmas)
1624 {
1625         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1626                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1627 }
1628 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1629
1630 /*
1631  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1632  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1633  * get_user_pages_unlocked().
1634  *
1635  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1636  *
1637  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1638  *      do_something()
1639  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1640  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1641  *
1642  *  to:
1643  *
1644  *      int locked = 1;
1645  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1646  *      do_something()
1647  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1648  *      if (locked)
1649  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1650  */
1651 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1652                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1653                            int *locked)
1654 {
1655         /*
1656          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1657          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1658          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1659          * disallow this option for now.
1660          */
1661         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1662                 return -EINVAL;
1663
1664         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1665                                        pages, NULL, locked,
1666                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1667 }
1668 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1669
1670 /*
1671  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1672  *
1673  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1674  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1675  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1676  *
1677  *  with:
1678  *
1679  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1680  *
1681  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1682  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1683  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1684  */
1685 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1686                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1687 {
1688         struct mm_struct *mm = current->mm;
1689         int locked = 1;
1690         long ret;
1691
1692         /*
1693          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1694          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1695          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1696          * disallow this option for now.
1697          */
1698         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1699                 return -EINVAL;
1700
1701         down_read(&mm->mmap_sem);
1702         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1703                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1704         if (locked)
1705                 up_read(&mm->mmap_sem);
1706         return ret;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1709
1710 /*
1711  * Fast GUP
1712  *
1713  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1714  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1715  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1716  * block any THP splits.
1717  *
1718  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1719  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1720  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1721  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1722  *
1723  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1724  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1725  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1726  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1727  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1728  *
1729  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1730  * are currently made:
1731  *
1732  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1733  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1734  *
1735  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1736  *
1737  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1738  *
1739  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1740  *
1741  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1742  */
1743 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1744 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1745 /*
1746  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1747  *
1748  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1749  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1750  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1751  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1752  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1753  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1754  * that we are blocking by holding interrupts off.
1755  *
1756  * Setting ptes from not present to present goes:
1757  *
1758  *   ptep->pte_high = h;
1759  *   smp_wmb();
1760  *   ptep->pte_low = l;
1761  *
1762  * And present to not present goes:
1763  *
1764  *   ptep->pte_low = 0;
1765  *   smp_wmb();
1766  *   ptep->pte_high = 0;
1767  *
1768  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1769  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1770  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1771  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1772  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1773  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1774  * operates on present ptes we're safe.
1775  */
1776 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1777 {
1778         pte_t pte;
1779
1780         do {
1781                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1782                 smp_rmb();
1783                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1784                 smp_rmb();
1785         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1786
1787         return pte;
1788 }
1789 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1790 /*
1791  * We require that the PTE can be read atomically.
1792  */
1793 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1794 {
1795         return READ_ONCE(*ptep);
1796 }
1797 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1798
1799 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
1800                                             struct page **pages)
1801 {
1802         while ((*nr) - nr_start) {
1803                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1804
1805                 ClearPageReferenced(page);
1806                 put_page(page);
1807         }
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1812  * or NULL if that failed.
1813  */
1814 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1815 {
1816         struct page *head = compound_head(page);
1817         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1818                 return NULL;
1819         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1820                 return NULL;
1821         return head;
1822 }
1823
1824 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1825 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1826                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1827 {
1828         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1829         int nr_start = *nr, ret = 0;
1830         pte_t *ptep, *ptem;
1831
1832         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1833         do {
1834                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1835                 struct page *head, *page;
1836
1837                 /*
1838                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1839                  * path using the pte_protnone check.
1840                  */
1841                 if (pte_protnone(pte))
1842                         goto pte_unmap;
1843
1844                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1845                         goto pte_unmap;
1846
1847                 if (pte_devmap(pte)) {
1848                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1849                                 goto pte_unmap;
1850
1851                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1852                         if (unlikely(!pgmap)) {
1853                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1854                                 goto pte_unmap;
1855                         }
1856                 } else if (pte_special(pte))
1857                         goto pte_unmap;
1858
1859                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1860                 page = pte_page(pte);
1861
1862                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1863                 if (!head)
1864                         goto pte_unmap;
1865
1866                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1867                         put_page(head);
1868                         goto pte_unmap;
1869                 }
1870
1871                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1872
1873                 SetPageReferenced(page);
1874                 pages[*nr] = page;
1875                 (*nr)++;
1876
1877         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1878
1879         ret = 1;
1880
1881 pte_unmap:
1882         if (pgmap)
1883                 put_dev_pagemap(pgmap);
1884         pte_unmap(ptem);
1885         return ret;
1886 }
1887 #else
1888
1889 /*
1890  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1891  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1892  * to be special.
1893  *
1894  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1895  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1896  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1897  */
1898 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1899                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1900 {
1901         return 0;
1902 }
1903 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1904
1905 #if defined(__HAVE_ARCH_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1906 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1907                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1908 {
1909         int nr_start = *nr;
1910         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1911
1912         do {
1913                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1914
1915                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1916                 if (unlikely(!pgmap)) {
1917                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1918                         return 0;
1919                 }
1920                 SetPageReferenced(page);
1921                 pages[*nr] = page;
1922                 get_page(page);
1923                 (*nr)++;
1924                 pfn++;
1925         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1926
1927         if (pgmap)
1928                 put_dev_pagemap(pgmap);
1929         return 1;
1930 }
1931
1932 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1933                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1934 {
1935         unsigned long fault_pfn;
1936         int nr_start = *nr;
1937
1938         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1939         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1940                 return 0;
1941
1942         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1943                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1944                 return 0;
1945         }
1946         return 1;
1947 }
1948
1949 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1950                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1951 {
1952         unsigned long fault_pfn;
1953         int nr_start = *nr;
1954
1955         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1956         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1957                 return 0;
1958
1959         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1960                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1961                 return 0;
1962         }
1963         return 1;
1964 }
1965 #else
1966 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1967                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1968 {
1969         BUILD_BUG();
1970         return 0;
1971 }
1972
1973 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1974                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1975 {
1976         BUILD_BUG();
1977         return 0;
1978 }
1979 #endif
1980
1981 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
1982 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
1983                                       unsigned long sz)
1984 {
1985         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
1986         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
1987 }
1988
1989 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1990                        unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1991 {
1992         unsigned long pte_end;
1993         struct page *head, *page;
1994         pte_t pte;
1995         int refs;
1996
1997         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1998         if (pte_end < end)
1999                 end = pte_end;
2000
2001         pte = READ_ONCE(*ptep);
2002
2003         if (!pte_access_permitted(pte, write))
2004                 return 0;
2005
2006         /* hugepages are never "special" */
2007         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2008
2009         refs = 0;
2010         head = pte_page(pte);
2011
2012         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2013         do {
2014                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
2015                 pages[*nr] = page;
2016                 (*nr)++;
2017                 page++;
2018                 refs++;
2019         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2020
2021         head = try_get_compound_head(head, refs);
2022         if (!head) {
2023                 *nr -= refs;
2024                 return 0;
2025         }
2026
2027         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2028                 /* Could be optimized better */
2029                 *nr -= refs;
2030                 while (refs--)
2031                         put_page(head);
2032                 return 0;
2033         }
2034
2035         SetPageReferenced(head);
2036         return 1;
2037 }
2038
2039 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2040                 unsigned int pdshift, unsigned long end, int write,
2041                 struct page **pages, int *nr)
2042 {
2043         pte_t *ptep;
2044         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2045         unsigned long next;
2046
2047         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2048         do {
2049                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2050                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
2051                         return 0;
2052         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2053
2054         return 1;
2055 }
2056 #else
2057 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2058                 unsigned pdshift, unsigned long end, int write,
2059                 struct page **pages, int *nr)
2060 {
2061         return 0;
2062 }
2063 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2064
2065 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2066                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2067 {
2068         struct page *head, *page;
2069         int refs;
2070
2071         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2072                 return 0;
2073
2074         if (pmd_devmap(orig)) {
2075                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2076                         return 0;
2077                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2078         }
2079
2080         refs = 0;
2081         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2082         do {
2083                 pages[*nr] = page;
2084                 (*nr)++;
2085                 page++;
2086                 refs++;
2087         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2088
2089         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2090         if (!head) {
2091                 *nr -= refs;
2092                 return 0;
2093         }
2094
2095         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2096                 *nr -= refs;
2097                 while (refs--)
2098                         put_page(head);
2099                 return 0;
2100         }
2101
2102         SetPageReferenced(head);
2103         return 1;
2104 }
2105
2106 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2107                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2108 {
2109         struct page *head, *page;
2110         int refs;
2111
2112         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2113                 return 0;
2114
2115         if (pud_devmap(orig)) {
2116                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2117                         return 0;
2118                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2119         }
2120
2121         refs = 0;
2122         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2123         do {
2124                 pages[*nr] = page;
2125                 (*nr)++;
2126                 page++;
2127                 refs++;
2128         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2129
2130         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2131         if (!head) {
2132                 *nr -= refs;
2133                 return 0;
2134         }
2135
2136         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2137                 *nr -= refs;
2138                 while (refs--)
2139                         put_page(head);
2140                 return 0;
2141         }
2142
2143         SetPageReferenced(head);
2144         return 1;
2145 }
2146
2147 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2148                         unsigned long end, unsigned int flags,
2149                         struct page **pages, int *nr)
2150 {
2151         int refs;
2152         struct page *head, *page;
2153
2154         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2155                 return 0;
2156
2157         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2158         refs = 0;
2159         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2160         do {
2161                 pages[*nr] = page;
2162                 (*nr)++;
2163                 page++;
2164                 refs++;
2165         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2166
2167         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2168         if (!head) {
2169                 *nr -= refs;
2170                 return 0;
2171         }
2172
2173         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2174                 *nr -= refs;
2175                 while (refs--)
2176                         put_page(head);
2177                 return 0;
2178         }
2179
2180         SetPageReferenced(head);
2181         return 1;
2182 }
2183
2184 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2185                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2186 {
2187         unsigned long next;
2188         pmd_t *pmdp;
2189
2190         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2191         do {
2192                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2193
2194                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2195                 if (!pmd_present(pmd))
2196                         return 0;
2197
2198                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2199                              pmd_devmap(pmd))) {
2200                         /*
2201                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2202                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2203                          * can be serialised against THP migration.
2204                          */
2205                         if (pmd_protnone(pmd))
2206                                 return 0;
2207
2208                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2209                                 pages, nr))
2210                                 return 0;
2211
2212                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2213                         /*
2214                          * architecture have different format for hugetlbfs
2215                          * pmd format and THP pmd format
2216                          */
2217                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2218                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2219                                 return 0;
2220                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2221                         return 0;
2222         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2223
2224         return 1;
2225 }
2226
2227 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2228                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2229 {
2230         unsigned long next;
2231         pud_t *pudp;
2232
2233         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2234         do {
2235                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2236
2237                 next = pud_addr_end(addr, end);
2238                 if (pud_none(pud))
2239                         return 0;
2240                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2241                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2242                                           pages, nr))
2243                                 return 0;
2244                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2245                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2246                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2247                                 return 0;
2248                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2249                         return 0;
2250         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2251
2252         return 1;
2253 }
2254
2255 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2256                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2257 {
2258         unsigned long next;
2259         p4d_t *p4dp;
2260
2261         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2262         do {
2263                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2264
2265                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2266                 if (p4d_none(p4d))
2267                         return 0;
2268                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2269                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2270                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2271                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2272                                 return 0;
2273                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2274                         return 0;
2275         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2276
2277         return 1;
2278 }
2279
2280 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2281                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2282 {
2283         unsigned long next;
2284         pgd_t *pgdp;
2285
2286         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2287         do {
2288                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2289
2290                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2291                 if (pgd_none(pgd))
2292                         return;
2293                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2294                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2295                                           pages, nr))
2296                                 return;
2297                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2298                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2299                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2300                                 return;
2301                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2302                         return;
2303         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2304 }
2305 #else
2306 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2307                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2308 {
2309 }
2310 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2311
2312 #ifndef gup_fast_permitted
2313 /*
2314  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2315  * we need to fall back to the slow version:
2316  */
2317 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2318 {
2319         return true;
2320 }
2321 #endif
2322
2323 /*
2324  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2325  * the regular GUP.
2326  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2327  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2328  *
2329  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2330  * pages pinned.
2331  */
2332 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2333                           struct page **pages)
2334 {
2335         unsigned long len, end;
2336         unsigned long flags;
2337         int nr = 0;
2338
2339         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2340         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2341         end = start + len;
2342
2343         if (end <= start)
2344                 return 0;
2345         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2346                 return 0;
2347
2348         /*
2349          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2350          * interrupts disabled by get_futex_key.
2351          *
2352          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2353          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2354          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2355          *
2356          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2357          * block IPIs that come from THPs splitting.
2358          */
2359
2360         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2361             gup_fast_permitted(start, end)) {
2362                 local_irq_save(flags);
2363                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2364                 local_irq_restore(flags);
2365         }
2366
2367         return nr;
2368 }
2369 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2370
2371 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2372                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2373 {
2374         int ret;
2375
2376         /*
2377          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2378          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2379          */
2380         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2381                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2382                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2383                                             start, nr_pages,
2384                                             pages, NULL, gup_flags);
2385                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2386         } else {
2387                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2388                                               pages, gup_flags);
2389         }
2390
2391         return ret;
2392 }
2393
2394 /**
2395  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2396  * @start:      starting user address
2397  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2398  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2399  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2400  *              Should be at least nr_pages long.
2401  *
2402  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2403  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2404  * calling get_user_pages().
2405  *
2406  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2407  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2408  * were pinned, returns -errno.
2409  */
2410 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2411                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2412 {
2413         unsigned long addr, len, end;
2414         int nr = 0, ret = 0;
2415
2416         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM)))
2417                 return -EINVAL;
2418
2419         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2420         addr = start;
2421         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2422         end = start + len;
2423
2424         if (end <= start)
2425                 return 0;
2426         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2427                 return -EFAULT;
2428
2429         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2430             gup_fast_permitted(start, end)) {
2431                 local_irq_disable();
2432                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr);
2433                 local_irq_enable();
2434                 ret = nr;
2435         }
2436
2437         if (nr < nr_pages) {
2438                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2439                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2440                 pages += nr;
2441
2442                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2443                                               gup_flags, pages);
2444
2445                 /* Have to be a bit careful with return values */
2446                 if (nr > 0) {
2447                         if (ret < 0)
2448                                 ret = nr;
2449                         else
2450                                 ret += nr;
2451                 }
2452         }
2453
2454         return ret;
2455 }
2456 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);