]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/gup.c
mm/gup: speed up check_and_migrate_cma_pages() on huge page
[linux.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13
14 #include <linux/sched/signal.h>
15 #include <linux/rwsem.h>
16 #include <linux/hugetlb.h>
17 #include <linux/migrate.h>
18 #include <linux/mm_inline.h>
19 #include <linux/sched/mm.h>
20
21 #include <asm/mmu_context.h>
22 #include <asm/pgtable.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include "internal.h"
26
27 struct follow_page_context {
28         struct dev_pagemap *pgmap;
29         unsigned int page_mask;
30 };
31
32 typedef int (*set_dirty_func_t)(struct page *page);
33
34 static void __put_user_pages_dirty(struct page **pages,
35                                    unsigned long npages,
36                                    set_dirty_func_t sdf)
37 {
38         unsigned long index;
39
40         for (index = 0; index < npages; index++) {
41                 struct page *page = compound_head(pages[index]);
42
43                 /*
44                  * Checking PageDirty at this point may race with
45                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key cases:
46                  *
47                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it skips
48                  * the call to sdf(). That could happen because
49                  * clear_page_dirty_for_io() called page_mkclean(),
50                  * followed by set_page_dirty(). However, now the page is
51                  * going to get written back, which meets the original
52                  * intention of setting it dirty, so all is well:
53                  * clear_page_dirty_for_io() goes on to call
54                  * TestClearPageDirty(), and write the page back.
55                  *
56                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls sdf().
57                  * The page stays dirty, despite being written back, so it
58                  * gets written back again in the next writeback cycle.
59                  * This is harmless.
60                  */
61                 if (!PageDirty(page))
62                         sdf(page);
63
64                 put_user_page(page);
65         }
66 }
67
68 /**
69  * put_user_pages_dirty() - release and dirty an array of gup-pinned pages
70  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
71  * @npages: number of pages in the @pages array.
72  *
73  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
74  * variants called on that page.
75  *
76  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
77  * compound page) dirty, if it was previously listed as clean. Then, release
78  * the page using put_user_page().
79  *
80  * Please see the put_user_page() documentation for details.
81  *
82  * set_page_dirty(), which does not lock the page, is used here.
83  * Therefore, it is the caller's responsibility to ensure that this is
84  * safe. If not, then put_user_pages_dirty_lock() should be called instead.
85  *
86  */
87 void put_user_pages_dirty(struct page **pages, unsigned long npages)
88 {
89         __put_user_pages_dirty(pages, npages, set_page_dirty);
90 }
91 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty);
92
93 /**
94  * put_user_pages_dirty_lock() - release and dirty an array of gup-pinned pages
95  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
96  * @npages: number of pages in the @pages array.
97  *
98  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
99  * compound page) dirty, if it was previously listed as clean. Then, release
100  * the page using put_user_page().
101  *
102  * Please see the put_user_page() documentation for details.
103  *
104  * This is just like put_user_pages_dirty(), except that it invokes
105  * set_page_dirty_lock(), instead of set_page_dirty().
106  *
107  */
108 void put_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages)
109 {
110         __put_user_pages_dirty(pages, npages, set_page_dirty_lock);
111 }
112 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages_dirty_lock);
113
114 /**
115  * put_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
116  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
117  * @npages: number of pages in the @pages array.
118  *
119  * For each page in the @pages array, release the page using put_user_page().
120  *
121  * Please see the put_user_page() documentation for details.
122  */
123 void put_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
124 {
125         unsigned long index;
126
127         /*
128          * TODO: this can be optimized for huge pages: if a series of pages is
129          * physically contiguous and part of the same compound page, then a
130          * single operation to the head page should suffice.
131          */
132         for (index = 0; index < npages; index++)
133                 put_user_page(pages[index]);
134 }
135 EXPORT_SYMBOL(put_user_pages);
136
137 #ifdef CONFIG_MMU
138 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
139                 unsigned int flags)
140 {
141         /*
142          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
143          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
144          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
145          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
146          * But we can only make this optimization where a hole would surely
147          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
148          */
149         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
150                 return ERR_PTR(-EFAULT);
151         return NULL;
152 }
153
154 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
155                 pte_t *pte, unsigned int flags)
156 {
157         /* No page to get reference */
158         if (flags & FOLL_GET)
159                 return -EFAULT;
160
161         if (flags & FOLL_TOUCH) {
162                 pte_t entry = *pte;
163
164                 if (flags & FOLL_WRITE)
165                         entry = pte_mkdirty(entry);
166                 entry = pte_mkyoung(entry);
167
168                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
169                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
170                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
171                 }
172         }
173
174         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
175         return -EEXIST;
176 }
177
178 /*
179  * FOLL_FORCE can write to even unwritable pte's, but only
180  * after we've gone through a COW cycle and they are dirty.
181  */
182 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, unsigned int flags)
183 {
184         return pte_write(pte) ||
185                 ((flags & FOLL_FORCE) && (flags & FOLL_COW) && pte_dirty(pte));
186 }
187
188 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
189                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
190                 struct dev_pagemap **pgmap)
191 {
192         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
193         struct page *page;
194         spinlock_t *ptl;
195         pte_t *ptep, pte;
196
197 retry:
198         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
199                 return no_page_table(vma, flags);
200
201         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
202         pte = *ptep;
203         if (!pte_present(pte)) {
204                 swp_entry_t entry;
205                 /*
206                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
207                  * even while it is being migrated, so for that case we
208                  * need migration_entry_wait().
209                  */
210                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
211                         goto no_page;
212                 if (pte_none(pte))
213                         goto no_page;
214                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
215                 if (!is_migration_entry(entry))
216                         goto no_page;
217                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
218                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
219                 goto retry;
220         }
221         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
222                 goto no_page;
223         if ((flags & FOLL_WRITE) && !can_follow_write_pte(pte, flags)) {
224                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
225                 return NULL;
226         }
227
228         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
229         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
230                 /*
231                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
232                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
233                  */
234                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
235                 if (*pgmap)
236                         page = pte_page(pte);
237                 else
238                         goto no_page;
239         } else if (unlikely(!page)) {
240                 if (flags & FOLL_DUMP) {
241                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
242                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
243                         goto out;
244                 }
245
246                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
247                         page = pte_page(pte);
248                 } else {
249                         int ret;
250
251                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
252                         page = ERR_PTR(ret);
253                         goto out;
254                 }
255         }
256
257         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
258                 int ret;
259                 get_page(page);
260                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
261                 lock_page(page);
262                 ret = split_huge_page(page);
263                 unlock_page(page);
264                 put_page(page);
265                 if (ret)
266                         return ERR_PTR(ret);
267                 goto retry;
268         }
269
270         if (flags & FOLL_GET) {
271                 if (unlikely(!try_get_page(page))) {
272                         page = ERR_PTR(-ENOMEM);
273                         goto out;
274                 }
275         }
276         if (flags & FOLL_TOUCH) {
277                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
278                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
279                         set_page_dirty(page);
280                 /*
281                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
282                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
283                  * mark_page_accessed().
284                  */
285                 mark_page_accessed(page);
286         }
287         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
288                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
289                 if (PageTransCompound(page))
290                         goto out;
291
292                 /*
293                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
294                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
295                  * which might bounce very badly if there is contention.
296                  *
297                  * If the page is already locked, we don't need to
298                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
299                  * when it attempts to reclaim the page.
300                  */
301                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
302                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
303                         /*
304                          * Because we lock page here, and migration is
305                          * blocked by the pte's page reference, and we
306                          * know the page is still mapped, we don't even
307                          * need to check for file-cache page truncation.
308                          */
309                         mlock_vma_page(page);
310                         unlock_page(page);
311                 }
312         }
313 out:
314         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
315         return page;
316 no_page:
317         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
318         if (!pte_none(pte))
319                 return NULL;
320         return no_page_table(vma, flags);
321 }
322
323 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
324                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
325                                     unsigned int flags,
326                                     struct follow_page_context *ctx)
327 {
328         pmd_t *pmd, pmdval;
329         spinlock_t *ptl;
330         struct page *page;
331         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
332
333         pmd = pmd_offset(pudp, address);
334         /*
335          * The READ_ONCE() will stabilize the pmdval in a register or
336          * on the stack so that it will stop changing under the code.
337          */
338         pmdval = READ_ONCE(*pmd);
339         if (pmd_none(pmdval))
340                 return no_page_table(vma, flags);
341         if (pmd_huge(pmdval) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
342                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
343                 if (page)
344                         return page;
345                 return no_page_table(vma, flags);
346         }
347         if (is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmdval)))) {
348                 page = follow_huge_pd(vma, address,
349                                       __hugepd(pmd_val(pmdval)), flags,
350                                       PMD_SHIFT);
351                 if (page)
352                         return page;
353                 return no_page_table(vma, flags);
354         }
355 retry:
356         if (!pmd_present(pmdval)) {
357                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
358                         return no_page_table(vma, flags);
359                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
360                                   !is_pmd_migration_entry(pmdval));
361                 if (is_pmd_migration_entry(pmdval))
362                         pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
363                 pmdval = READ_ONCE(*pmd);
364                 /*
365                  * MADV_DONTNEED may convert the pmd to null because
366                  * mmap_sem is held in read mode
367                  */
368                 if (pmd_none(pmdval))
369                         return no_page_table(vma, flags);
370                 goto retry;
371         }
372         if (pmd_devmap(pmdval)) {
373                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
374                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
375                 spin_unlock(ptl);
376                 if (page)
377                         return page;
378         }
379         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
380                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
381
382         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(pmdval))
383                 return no_page_table(vma, flags);
384
385 retry_locked:
386         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
387         if (unlikely(pmd_none(*pmd))) {
388                 spin_unlock(ptl);
389                 return no_page_table(vma, flags);
390         }
391         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
392                 spin_unlock(ptl);
393                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
394                         return no_page_table(vma, flags);
395                 pmd_migration_entry_wait(mm, pmd);
396                 goto retry_locked;
397         }
398         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
399                 spin_unlock(ptl);
400                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
401         }
402         if (flags & FOLL_SPLIT) {
403                 int ret;
404                 page = pmd_page(*pmd);
405                 if (is_huge_zero_page(page)) {
406                         spin_unlock(ptl);
407                         ret = 0;
408                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
409                         if (pmd_trans_unstable(pmd))
410                                 ret = -EBUSY;
411                 } else {
412                         if (unlikely(!try_get_page(page))) {
413                                 spin_unlock(ptl);
414                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
415                         }
416                         spin_unlock(ptl);
417                         lock_page(page);
418                         ret = split_huge_page(page);
419                         unlock_page(page);
420                         put_page(page);
421                         if (pmd_none(*pmd))
422                                 return no_page_table(vma, flags);
423                 }
424
425                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
426                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
427         }
428         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
429         spin_unlock(ptl);
430         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
431         return page;
432 }
433
434 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
435                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
436                                     unsigned int flags,
437                                     struct follow_page_context *ctx)
438 {
439         pud_t *pud;
440         spinlock_t *ptl;
441         struct page *page;
442         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
443
444         pud = pud_offset(p4dp, address);
445         if (pud_none(*pud))
446                 return no_page_table(vma, flags);
447         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
448                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
449                 if (page)
450                         return page;
451                 return no_page_table(vma, flags);
452         }
453         if (is_hugepd(__hugepd(pud_val(*pud)))) {
454                 page = follow_huge_pd(vma, address,
455                                       __hugepd(pud_val(*pud)), flags,
456                                       PUD_SHIFT);
457                 if (page)
458                         return page;
459                 return no_page_table(vma, flags);
460         }
461         if (pud_devmap(*pud)) {
462                 ptl = pud_lock(mm, pud);
463                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
464                 spin_unlock(ptl);
465                 if (page)
466                         return page;
467         }
468         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
469                 return no_page_table(vma, flags);
470
471         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
472 }
473
474 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
475                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
476                                     unsigned int flags,
477                                     struct follow_page_context *ctx)
478 {
479         p4d_t *p4d;
480         struct page *page;
481
482         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
483         if (p4d_none(*p4d))
484                 return no_page_table(vma, flags);
485         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
486         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
487                 return no_page_table(vma, flags);
488
489         if (is_hugepd(__hugepd(p4d_val(*p4d)))) {
490                 page = follow_huge_pd(vma, address,
491                                       __hugepd(p4d_val(*p4d)), flags,
492                                       P4D_SHIFT);
493                 if (page)
494                         return page;
495                 return no_page_table(vma, flags);
496         }
497         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
498 }
499
500 /**
501  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
502  * @vma: vm_area_struct mapping @address
503  * @address: virtual address to look up
504  * @flags: flags modifying lookup behaviour
505  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
506  *       pointer to output page_mask
507  *
508  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
509  *
510  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
511  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
512  *
513  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
514  *
515  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
516  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
517  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
518  */
519 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
520                               unsigned long address, unsigned int flags,
521                               struct follow_page_context *ctx)
522 {
523         pgd_t *pgd;
524         struct page *page;
525         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
526
527         ctx->page_mask = 0;
528
529         /* make this handle hugepd */
530         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
531         if (!IS_ERR(page)) {
532                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
533                 return page;
534         }
535
536         pgd = pgd_offset(mm, address);
537
538         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
539                 return no_page_table(vma, flags);
540
541         if (pgd_huge(*pgd)) {
542                 page = follow_huge_pgd(mm, address, pgd, flags);
543                 if (page)
544                         return page;
545                 return no_page_table(vma, flags);
546         }
547         if (is_hugepd(__hugepd(pgd_val(*pgd)))) {
548                 page = follow_huge_pd(vma, address,
549                                       __hugepd(pgd_val(*pgd)), flags,
550                                       PGDIR_SHIFT);
551                 if (page)
552                         return page;
553                 return no_page_table(vma, flags);
554         }
555
556         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
557 }
558
559 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
560                          unsigned int foll_flags)
561 {
562         struct follow_page_context ctx = { NULL };
563         struct page *page;
564
565         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
566         if (ctx.pgmap)
567                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
568         return page;
569 }
570
571 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
572                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
573                 struct page **page)
574 {
575         pgd_t *pgd;
576         p4d_t *p4d;
577         pud_t *pud;
578         pmd_t *pmd;
579         pte_t *pte;
580         int ret = -EFAULT;
581
582         /* user gate pages are read-only */
583         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
584                 return -EFAULT;
585         if (address > TASK_SIZE)
586                 pgd = pgd_offset_k(address);
587         else
588                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
589         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
590         p4d = p4d_offset(pgd, address);
591         BUG_ON(p4d_none(*p4d));
592         pud = pud_offset(p4d, address);
593         BUG_ON(pud_none(*pud));
594         pmd = pmd_offset(pud, address);
595         if (!pmd_present(*pmd))
596                 return -EFAULT;
597         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
598         pte = pte_offset_map(pmd, address);
599         if (pte_none(*pte))
600                 goto unmap;
601         *vma = get_gate_vma(mm);
602         if (!page)
603                 goto out;
604         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
605         if (!*page) {
606                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
607                         goto unmap;
608                 *page = pte_page(*pte);
609
610                 /*
611                  * This should never happen (a device public page in the gate
612                  * area).
613                  */
614                 if (is_device_public_page(*page))
615                         goto unmap;
616         }
617         if (unlikely(!try_get_page(*page))) {
618                 ret = -ENOMEM;
619                 goto unmap;
620         }
621 out:
622         ret = 0;
623 unmap:
624         pte_unmap(pte);
625         return ret;
626 }
627
628 /*
629  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
630  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
631  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
632  */
633 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
634                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
635 {
636         unsigned int fault_flags = 0;
637         vm_fault_t ret;
638
639         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
640         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
641                 return -ENOENT;
642         if (*flags & FOLL_WRITE)
643                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
644         if (*flags & FOLL_REMOTE)
645                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
646         if (nonblocking)
647                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
648         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
649                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
650         if (*flags & FOLL_TRIED) {
651                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
652                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
653         }
654
655         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
656         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
657                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
658
659                 if (err)
660                         return err;
661                 BUG();
662         }
663
664         if (tsk) {
665                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
666                         tsk->maj_flt++;
667                 else
668                         tsk->min_flt++;
669         }
670
671         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
672                 if (nonblocking && !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
673                         *nonblocking = 0;
674                 return -EBUSY;
675         }
676
677         /*
678          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
679          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
680          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
681          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
682          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
683          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
684          * reCOWed by userspace write).
685          */
686         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
687                 *flags |= FOLL_COW;
688         return 0;
689 }
690
691 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
692 {
693         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
694         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
695         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
696
697         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
698                 return -EFAULT;
699
700         if (gup_flags & FOLL_ANON && !vma_is_anonymous(vma))
701                 return -EFAULT;
702
703         if (write) {
704                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
705                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
706                                 return -EFAULT;
707                         /*
708                          * We used to let the write,force case do COW in a
709                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
710                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
711                          * executable, without corrupting the file (yet only
712                          * when that file had been opened for writing!).
713                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
714                          * just reject it.
715                          */
716                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
717                                 return -EFAULT;
718                 }
719         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
720                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
721                         return -EFAULT;
722                 /*
723                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
724                  * have VM_MAYREAD set?
725                  */
726                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
727                         return -EFAULT;
728         }
729         /*
730          * gups are always data accesses, not instruction
731          * fetches, so execute=false here
732          */
733         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
734                 return -EFAULT;
735         return 0;
736 }
737
738 /**
739  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
740  * @tsk:        task_struct of target task
741  * @mm:         mm_struct of target mm
742  * @start:      starting user address
743  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
744  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
745  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
746  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
747  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
748  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
749  *              Or NULL if the caller does not require them.
750  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
751  *
752  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
753  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
754  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
755  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
756  * remain valid while mmap_sem is held.
757  *
758  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
759  *
760  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
761  * each struct page that each user address corresponds to at a given
762  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
763  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
764  *
765  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
766  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
767  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
768  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
769  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
770  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
771  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
772  * locks can't be held over the syscall boundary.
773  *
774  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
775  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
776  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
777  * before put_page is called.
778  *
779  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
780  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
781  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
782  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
783  * this case.
784  *
785  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
786  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
787  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
788  * reading or writing and will not be released.
789  *
790  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
791  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
792  * you need some special @gup_flags.
793  */
794 static long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
795                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
796                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
797                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
798 {
799         long ret = 0, i = 0;
800         struct vm_area_struct *vma = NULL;
801         struct follow_page_context ctx = { NULL };
802
803         if (!nr_pages)
804                 return 0;
805
806         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
807
808         /*
809          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
810          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
811          * using the address space
812          */
813         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
814                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
815
816         do {
817                 struct page *page;
818                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
819                 unsigned int page_increm;
820
821                 /* first iteration or cross vma bound */
822                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
823                         vma = find_extend_vma(mm, start);
824                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
825                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
826                                                 gup_flags, &vma,
827                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
828                                 if (ret)
829                                         goto out;
830                                 ctx.page_mask = 0;
831                                 goto next_page;
832                         }
833
834                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
835                                 ret = -EFAULT;
836                                 goto out;
837                         }
838                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
839                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
840                                                 &start, &nr_pages, i,
841                                                 gup_flags, nonblocking);
842                                 continue;
843                         }
844                 }
845 retry:
846                 /*
847                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
848                  * potentially allocating memory.
849                  */
850                 if (fatal_signal_pending(current)) {
851                         ret = -ERESTARTSYS;
852                         goto out;
853                 }
854                 cond_resched();
855
856                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
857                 if (!page) {
858                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
859                                         nonblocking);
860                         switch (ret) {
861                         case 0:
862                                 goto retry;
863                         case -EBUSY:
864                                 ret = 0;
865                                 /* FALLTHRU */
866                         case -EFAULT:
867                         case -ENOMEM:
868                         case -EHWPOISON:
869                                 goto out;
870                         case -ENOENT:
871                                 goto next_page;
872                         }
873                         BUG();
874                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
875                         /*
876                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
877                          * struct page.
878                          */
879                         goto next_page;
880                 } else if (IS_ERR(page)) {
881                         ret = PTR_ERR(page);
882                         goto out;
883                 }
884                 if (pages) {
885                         pages[i] = page;
886                         flush_anon_page(vma, page, start);
887                         flush_dcache_page(page);
888                         ctx.page_mask = 0;
889                 }
890 next_page:
891                 if (vmas) {
892                         vmas[i] = vma;
893                         ctx.page_mask = 0;
894                 }
895                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
896                 if (page_increm > nr_pages)
897                         page_increm = nr_pages;
898                 i += page_increm;
899                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
900                 nr_pages -= page_increm;
901         } while (nr_pages);
902 out:
903         if (ctx.pgmap)
904                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
905         return i ? i : ret;
906 }
907
908 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
909                               unsigned int fault_flags)
910 {
911         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
912         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
913         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
914
915         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
916                 return false;
917
918         /*
919          * The architecture might have a hardware protection
920          * mechanism other than read/write that can deny access.
921          *
922          * gup always represents data access, not instruction
923          * fetches, so execute=false here:
924          */
925         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
926                 return false;
927
928         return true;
929 }
930
931 /*
932  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
933  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
934  *              NULL if faults are not to be recorded.
935  * @mm:         mm_struct of target mm
936  * @address:    user address
937  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
938  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
939  *              does not allow retry
940  *
941  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
942  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
943  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
944  * trying again.
945  *
946  * Typically this is meant to be used by the futex code.
947  *
948  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
949  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
950  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
951  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
952  *
953  * This is important for some architectures where those bits also gate the
954  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
955  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
956  * succeed.
957  *
958  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
959  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
960  */
961 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
962                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
963                      bool *unlocked)
964 {
965         struct vm_area_struct *vma;
966         vm_fault_t ret, major = 0;
967
968         if (unlocked)
969                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
970
971 retry:
972         vma = find_extend_vma(mm, address);
973         if (!vma || address < vma->vm_start)
974                 return -EFAULT;
975
976         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
977                 return -EFAULT;
978
979         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags);
980         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
981         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
982                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
983
984                 if (err)
985                         return err;
986                 BUG();
987         }
988
989         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
990                 down_read(&mm->mmap_sem);
991                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
992                         *unlocked = true;
993                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
994                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
995                         goto retry;
996                 }
997         }
998
999         if (tsk) {
1000                 if (major)
1001                         tsk->maj_flt++;
1002                 else
1003                         tsk->min_flt++;
1004         }
1005         return 0;
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1008
1009 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1010                                                 struct mm_struct *mm,
1011                                                 unsigned long start,
1012                                                 unsigned long nr_pages,
1013                                                 struct page **pages,
1014                                                 struct vm_area_struct **vmas,
1015                                                 int *locked,
1016                                                 unsigned int flags)
1017 {
1018         long ret, pages_done;
1019         bool lock_dropped;
1020
1021         if (locked) {
1022                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
1023                 BUG_ON(vmas);
1024                 /* check caller initialized locked */
1025                 BUG_ON(*locked != 1);
1026         }
1027
1028         if (pages)
1029                 flags |= FOLL_GET;
1030
1031         pages_done = 0;
1032         lock_dropped = false;
1033         for (;;) {
1034                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
1035                                        vmas, locked);
1036                 if (!locked)
1037                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1038                         return ret;
1039
1040                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
1041                 if (!*locked) {
1042                         BUG_ON(ret < 0);
1043                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1044                 }
1045
1046                 if (ret > 0) {
1047                         nr_pages -= ret;
1048                         pages_done += ret;
1049                         if (!nr_pages)
1050                                 break;
1051                 }
1052                 if (*locked) {
1053                         /*
1054                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1055                          * FOLL_NOWAIT.
1056                          */
1057                         if (!pages_done)
1058                                 pages_done = ret;
1059                         break;
1060                 }
1061                 /*
1062                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1063                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1064                  */
1065                 if (likely(pages))
1066                         pages += ret;
1067                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1068
1069                 /*
1070                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1071                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
1072                  * FAULT_FLAG_TRIED.
1073                  */
1074                 *locked = 1;
1075                 lock_dropped = true;
1076                 down_read(&mm->mmap_sem);
1077                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1078                                        pages, NULL, NULL);
1079                 if (ret != 1) {
1080                         BUG_ON(ret > 1);
1081                         if (!pages_done)
1082                                 pages_done = ret;
1083                         break;
1084                 }
1085                 nr_pages--;
1086                 pages_done++;
1087                 if (!nr_pages)
1088                         break;
1089                 if (likely(pages))
1090                         pages++;
1091                 start += PAGE_SIZE;
1092         }
1093         if (lock_dropped && *locked) {
1094                 /*
1095                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
1096                  * and so the critical section protected by it was lost.
1097                  */
1098                 up_read(&mm->mmap_sem);
1099                 *locked = 0;
1100         }
1101         return pages_done;
1102 }
1103
1104 /*
1105  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
1106  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
1107  *              NULL if faults are not to be recorded.
1108  * @mm:         mm_struct of target mm
1109  * @start:      starting user address
1110  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1111  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
1112  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1113  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1114  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1115  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
1116  *              Or NULL if the caller does not require them.
1117  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
1118  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
1119  *              utilised. Lock must initially be held.
1120  *
1121  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1122  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1123  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
1124  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
1125  * remain valid while mmap_sem is held.
1126  *
1127  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
1128  *
1129  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1130  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1131  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1132  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1133  *
1134  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1135  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1136  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1137  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
1138  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1139  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1140  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1141  * locks can't be held over the syscall boundary.
1142  *
1143  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
1144  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
1145  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
1146  *
1147  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
1148  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
1149  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
1150  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
1151  * use the correct cache flushing APIs.
1152  *
1153  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
1154  *
1155  * get_user_pages should be phased out in favor of
1156  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
1157  * should use get_user_pages because it cannot pass
1158  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
1159  */
1160 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1161                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1162                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1163                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked)
1164 {
1165         /*
1166          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1167          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1168          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1169          * disallow this option for now.
1170          */
1171         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1172                 return -EINVAL;
1173
1174         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1175                                        locked,
1176                                        gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
1177 }
1178 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
1179
1180 /**
1181  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1182  * @vma:   target vma
1183  * @start: start address
1184  * @end:   end address
1185  * @nonblocking:
1186  *
1187  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1188  *
1189  * return 0 on success, negative error code on error.
1190  *
1191  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
1192  *
1193  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
1194  * be unperturbed.
1195  *
1196  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1197  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1198  */
1199 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1200                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1201 {
1202         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1203         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1204         int gup_flags;
1205
1206         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1207         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1208         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1209         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1210         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1211
1212         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1213         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1214                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1215         /*
1216          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1217          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1218          * and we would not want to dirty them for nothing.
1219          */
1220         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1221                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1222
1223         /*
1224          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1225          * other than PROT_NONE.
1226          */
1227         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1228                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1229
1230         /*
1231          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1232          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1233          */
1234         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1235                                 NULL, NULL, nonblocking);
1236 }
1237
1238 /*
1239  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1240  *
1241  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1242  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1243  * mmap_sem must not be held.
1244  */
1245 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1246 {
1247         struct mm_struct *mm = current->mm;
1248         unsigned long end, nstart, nend;
1249         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1250         int locked = 0;
1251         long ret = 0;
1252
1253         end = start + len;
1254
1255         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1256                 /*
1257                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1258                  * Find first corresponding VMA.
1259                  */
1260                 if (!locked) {
1261                         locked = 1;
1262                         down_read(&mm->mmap_sem);
1263                         vma = find_vma(mm, nstart);
1264                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1265                         vma = vma->vm_next;
1266                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1267                         break;
1268                 /*
1269                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1270                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1271                  */
1272                 nend = min(end, vma->vm_end);
1273                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1274                         continue;
1275                 if (nstart < vma->vm_start)
1276                         nstart = vma->vm_start;
1277                 /*
1278                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1279                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1280                  * if the vma was already munlocked.
1281                  */
1282                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1283                 if (ret < 0) {
1284                         if (ignore_errors) {
1285                                 ret = 0;
1286                                 continue;       /* continue at next VMA */
1287                         }
1288                         break;
1289                 }
1290                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1291                 ret = 0;
1292         }
1293         if (locked)
1294                 up_read(&mm->mmap_sem);
1295         return ret;     /* 0 or negative error code */
1296 }
1297
1298 /**
1299  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1300  * @addr: user address
1301  *
1302  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1303  * to be freed afterwards by put_page().
1304  *
1305  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1306  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1307  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1308  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1309  *
1310  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1311  */
1312 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1313 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1314 {
1315         struct vm_area_struct *vma;
1316         struct page *page;
1317
1318         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1319                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1320                              NULL) < 1)
1321                 return NULL;
1322         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1323         return page;
1324 }
1325 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1326 #else /* CONFIG_MMU */
1327 static long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
1328                 struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1329                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1330                 struct vm_area_struct **vmas, int *locked,
1331                 unsigned int foll_flags)
1332 {
1333         struct vm_area_struct *vma;
1334         unsigned long vm_flags;
1335         int i;
1336
1337         /* calculate required read or write permissions.
1338          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1339          */
1340         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1341                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1342         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1343                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1344
1345         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1346                 vma = find_vma(mm, start);
1347                 if (!vma)
1348                         goto finish_or_fault;
1349
1350                 /* protect what we can, including chardevs */
1351                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1352                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1353                         goto finish_or_fault;
1354
1355                 if (pages) {
1356                         pages[i] = virt_to_page(start);
1357                         if (pages[i])
1358                                 get_page(pages[i]);
1359                 }
1360                 if (vmas)
1361                         vmas[i] = vma;
1362                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1363         }
1364
1365         return i;
1366
1367 finish_or_fault:
1368         return i ? : -EFAULT;
1369 }
1370 #endif /* !CONFIG_MMU */
1371
1372 #if defined(CONFIG_FS_DAX) || defined (CONFIG_CMA)
1373 static bool check_dax_vmas(struct vm_area_struct **vmas, long nr_pages)
1374 {
1375         long i;
1376         struct vm_area_struct *vma_prev = NULL;
1377
1378         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1379                 struct vm_area_struct *vma = vmas[i];
1380
1381                 if (vma == vma_prev)
1382                         continue;
1383
1384                 vma_prev = vma;
1385
1386                 if (vma_is_fsdax(vma))
1387                         return true;
1388         }
1389         return false;
1390 }
1391
1392 #ifdef CONFIG_CMA
1393 static struct page *new_non_cma_page(struct page *page, unsigned long private)
1394 {
1395         /*
1396          * We want to make sure we allocate the new page from the same node
1397          * as the source page.
1398          */
1399         int nid = page_to_nid(page);
1400         /*
1401          * Trying to allocate a page for migration. Ignore allocation
1402          * failure warnings. We don't force __GFP_THISNODE here because
1403          * this node here is the node where we have CMA reservation and
1404          * in some case these nodes will have really less non movable
1405          * allocation memory.
1406          */
1407         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN;
1408
1409         if (PageHighMem(page))
1410                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1411
1412 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1413         if (PageHuge(page)) {
1414                 struct hstate *h = page_hstate(page);
1415                 /*
1416                  * We don't want to dequeue from the pool because pool pages will
1417                  * mostly be from the CMA region.
1418                  */
1419                 return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1420         }
1421 #endif
1422         if (PageTransHuge(page)) {
1423                 struct page *thp;
1424                 /*
1425                  * ignore allocation failure warnings
1426                  */
1427                 gfp_t thp_gfpmask = GFP_TRANSHUGE | __GFP_NOWARN;
1428
1429                 /*
1430                  * Remove the movable mask so that we don't allocate from
1431                  * CMA area again.
1432                  */
1433                 thp_gfpmask &= ~__GFP_MOVABLE;
1434                 thp = __alloc_pages_node(nid, thp_gfpmask, HPAGE_PMD_ORDER);
1435                 if (!thp)
1436                         return NULL;
1437                 prep_transhuge_page(thp);
1438                 return thp;
1439         }
1440
1441         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, 0);
1442 }
1443
1444 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1445                                         struct mm_struct *mm,
1446                                         unsigned long start,
1447                                         unsigned long nr_pages,
1448                                         struct page **pages,
1449                                         struct vm_area_struct **vmas,
1450                                         unsigned int gup_flags)
1451 {
1452         unsigned long i;
1453         unsigned long step;
1454         bool drain_allow = true;
1455         bool migrate_allow = true;
1456         LIST_HEAD(cma_page_list);
1457
1458 check_again:
1459         for (i = 0; i < nr_pages;) {
1460
1461                 struct page *head = compound_head(pages[i]);
1462
1463                 /*
1464                  * gup may start from a tail page. Advance step by the left
1465                  * part.
1466                  */
1467                 step = (1 << compound_order(head)) - (pages[i] - head);
1468                 /*
1469                  * If we get a page from the CMA zone, since we are going to
1470                  * be pinning these entries, we might as well move them out
1471                  * of the CMA zone if possible.
1472                  */
1473                 if (is_migrate_cma_page(head)) {
1474                         if (PageHuge(head))
1475                                 isolate_huge_page(head, &cma_page_list);
1476                         else {
1477                                 if (!PageLRU(head) && drain_allow) {
1478                                         lru_add_drain_all();
1479                                         drain_allow = false;
1480                                 }
1481
1482                                 if (!isolate_lru_page(head)) {
1483                                         list_add_tail(&head->lru, &cma_page_list);
1484                                         mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1485                                                             NR_ISOLATED_ANON +
1486                                                             page_is_file_cache(head),
1487                                                             hpage_nr_pages(head));
1488                                 }
1489                         }
1490                 }
1491
1492                 i += step;
1493         }
1494
1495         if (!list_empty(&cma_page_list)) {
1496                 /*
1497                  * drop the above get_user_pages reference.
1498                  */
1499                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1500                         put_page(pages[i]);
1501
1502                 if (migrate_pages(&cma_page_list, new_non_cma_page,
1503                                   NULL, 0, MIGRATE_SYNC, MR_CONTIG_RANGE)) {
1504                         /*
1505                          * some of the pages failed migration. Do get_user_pages
1506                          * without migration.
1507                          */
1508                         migrate_allow = false;
1509
1510                         if (!list_empty(&cma_page_list))
1511                                 putback_movable_pages(&cma_page_list);
1512                 }
1513                 /*
1514                  * We did migrate all the pages, Try to get the page references
1515                  * again migrating any new CMA pages which we failed to isolate
1516                  * earlier.
1517                  */
1518                 nr_pages = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages,
1519                                                    pages, vmas, NULL,
1520                                                    gup_flags);
1521
1522                 if ((nr_pages > 0) && migrate_allow) {
1523                         drain_allow = true;
1524                         goto check_again;
1525                 }
1526         }
1527
1528         return nr_pages;
1529 }
1530 #else
1531 static long check_and_migrate_cma_pages(struct task_struct *tsk,
1532                                         struct mm_struct *mm,
1533                                         unsigned long start,
1534                                         unsigned long nr_pages,
1535                                         struct page **pages,
1536                                         struct vm_area_struct **vmas,
1537                                         unsigned int gup_flags)
1538 {
1539         return nr_pages;
1540 }
1541 #endif /* CONFIG_CMA */
1542
1543 /*
1544  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
1545  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
1546  */
1547 static long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1548                                   struct mm_struct *mm,
1549                                   unsigned long start,
1550                                   unsigned long nr_pages,
1551                                   struct page **pages,
1552                                   struct vm_area_struct **vmas,
1553                                   unsigned int gup_flags)
1554 {
1555         struct vm_area_struct **vmas_tmp = vmas;
1556         unsigned long flags = 0;
1557         long rc, i;
1558
1559         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1560                 if (!pages)
1561                         return -EINVAL;
1562
1563                 if (!vmas_tmp) {
1564                         vmas_tmp = kcalloc(nr_pages,
1565                                            sizeof(struct vm_area_struct *),
1566                                            GFP_KERNEL);
1567                         if (!vmas_tmp)
1568                                 return -ENOMEM;
1569                 }
1570                 flags = memalloc_nocma_save();
1571         }
1572
1573         rc = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages,
1574                                      vmas_tmp, NULL, gup_flags);
1575
1576         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
1577                 memalloc_nocma_restore(flags);
1578                 if (rc < 0)
1579                         goto out;
1580
1581                 if (check_dax_vmas(vmas_tmp, rc)) {
1582                         for (i = 0; i < rc; i++)
1583                                 put_page(pages[i]);
1584                         rc = -EOPNOTSUPP;
1585                         goto out;
1586                 }
1587
1588                 rc = check_and_migrate_cma_pages(tsk, mm, start, rc, pages,
1589                                                  vmas_tmp, gup_flags);
1590         }
1591
1592 out:
1593         if (vmas_tmp != vmas)
1594                 kfree(vmas_tmp);
1595         return rc;
1596 }
1597 #else /* !CONFIG_FS_DAX && !CONFIG_CMA */
1598 static __always_inline long __gup_longterm_locked(struct task_struct *tsk,
1599                                                   struct mm_struct *mm,
1600                                                   unsigned long start,
1601                                                   unsigned long nr_pages,
1602                                                   struct page **pages,
1603                                                   struct vm_area_struct **vmas,
1604                                                   unsigned int flags)
1605 {
1606         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, pages, vmas,
1607                                        NULL, flags);
1608 }
1609 #endif /* CONFIG_FS_DAX || CONFIG_CMA */
1610
1611 /*
1612  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
1613  * less-flexible calling convention where we assume that the task
1614  * and mm being operated on are the current task's and don't allow
1615  * passing of a locked parameter.  We also obviously don't pass
1616  * FOLL_REMOTE in here.
1617  */
1618 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1619                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1620                 struct vm_area_struct **vmas)
1621 {
1622         return __gup_longterm_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1623                                      pages, vmas, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1624 }
1625 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
1626
1627 /*
1628  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
1629  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
1630  * get_user_pages_unlocked().
1631  *
1632  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
1633  *
1634  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1635  *      do_something()
1636  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1637  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1638  *
1639  *  to:
1640  *
1641  *      int locked = 1;
1642  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1643  *      do_something()
1644  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
1645  *      if (locked)
1646  *          up_read(&mm->mmap_sem);
1647  */
1648 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1649                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1650                            int *locked)
1651 {
1652         /*
1653          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1654          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1655          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1656          * disallow this option for now.
1657          */
1658         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1659                 return -EINVAL;
1660
1661         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
1662                                        pages, NULL, locked,
1663                                        gup_flags | FOLL_TOUCH);
1664 }
1665 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
1666
1667 /*
1668  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
1669  *
1670  *      down_read(&mm->mmap_sem);
1671  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
1672  *      up_read(&mm->mmap_sem);
1673  *
1674  *  with:
1675  *
1676  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
1677  *
1678  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
1679  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
1680  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
1681  */
1682 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1683                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
1684 {
1685         struct mm_struct *mm = current->mm;
1686         int locked = 1;
1687         long ret;
1688
1689         /*
1690          * FIXME: Current FOLL_LONGTERM behavior is incompatible with
1691          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY because of the FS DAX check requirement on
1692          * vmas.  As there are no users of this flag in this call we simply
1693          * disallow this option for now.
1694          */
1695         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
1696                 return -EINVAL;
1697
1698         down_read(&mm->mmap_sem);
1699         ret = __get_user_pages_locked(current, mm, start, nr_pages, pages, NULL,
1700                                       &locked, gup_flags | FOLL_TOUCH);
1701         if (locked)
1702                 up_read(&mm->mmap_sem);
1703         return ret;
1704 }
1705 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
1706
1707 /*
1708  * Fast GUP
1709  *
1710  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1711  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1712  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1713  * block any THP splits.
1714  *
1715  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1716  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1717  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1718  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1719  *
1720  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1721  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1722  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1723  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1724  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1725  *
1726  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1727  * are currently made:
1728  *
1729  *  *) Either HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
1730  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
1731  *
1732  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1733  *
1734  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1735  *
1736  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1737  *
1738  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1739  */
1740 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
1741 #ifdef CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH
1742 /*
1743  * WARNING: only to be used in the get_user_pages_fast() implementation.
1744  *
1745  * With get_user_pages_fast(), we walk down the pagetables without taking any
1746  * locks.  For this we would like to load the pointers atomically, but sometimes
1747  * that is not possible (e.g. without expensive cmpxchg8b on x86_32 PAE).  What
1748  * we do have is the guarantee that a PTE will only either go from not present
1749  * to present, or present to not present or both -- it will not switch to a
1750  * completely different present page without a TLB flush in between; something
1751  * that we are blocking by holding interrupts off.
1752  *
1753  * Setting ptes from not present to present goes:
1754  *
1755  *   ptep->pte_high = h;
1756  *   smp_wmb();
1757  *   ptep->pte_low = l;
1758  *
1759  * And present to not present goes:
1760  *
1761  *   ptep->pte_low = 0;
1762  *   smp_wmb();
1763  *   ptep->pte_high = 0;
1764  *
1765  * We must ensure here that the load of pte_low sees 'l' IFF pte_high sees 'h'.
1766  * We load pte_high *after* loading pte_low, which ensures we don't see an older
1767  * value of pte_high.  *Then* we recheck pte_low, which ensures that we haven't
1768  * picked up a changed pte high. We might have gotten rubbish values from
1769  * pte_low and pte_high, but we are guaranteed that pte_low will not have the
1770  * present bit set *unless* it is 'l'. Because get_user_pages_fast() only
1771  * operates on present ptes we're safe.
1772  */
1773 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1774 {
1775         pte_t pte;
1776
1777         do {
1778                 pte.pte_low = ptep->pte_low;
1779                 smp_rmb();
1780                 pte.pte_high = ptep->pte_high;
1781                 smp_rmb();
1782         } while (unlikely(pte.pte_low != ptep->pte_low));
1783
1784         return pte;
1785 }
1786 #else /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1787 /*
1788  * We require that the PTE can be read atomically.
1789  */
1790 static inline pte_t gup_get_pte(pte_t *ptep)
1791 {
1792         return READ_ONCE(*ptep);
1793 }
1794 #endif /* CONFIG_GUP_GET_PTE_LOW_HIGH */
1795
1796 static void undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start, struct page **pages)
1797 {
1798         while ((*nr) - nr_start) {
1799                 struct page *page = pages[--(*nr)];
1800
1801                 ClearPageReferenced(page);
1802                 put_page(page);
1803         }
1804 }
1805
1806 /*
1807  * Return the compund head page with ref appropriately incremented,
1808  * or NULL if that failed.
1809  */
1810 static inline struct page *try_get_compound_head(struct page *page, int refs)
1811 {
1812         struct page *head = compound_head(page);
1813         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(head) < 0))
1814                 return NULL;
1815         if (unlikely(!page_cache_add_speculative(head, refs)))
1816                 return NULL;
1817         return head;
1818 }
1819
1820 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
1821 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1822                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1823 {
1824         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1825         int nr_start = *nr, ret = 0;
1826         pte_t *ptep, *ptem;
1827
1828         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1829         do {
1830                 pte_t pte = gup_get_pte(ptep);
1831                 struct page *head, *page;
1832
1833                 /*
1834                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1835                  * path using the pte_protnone check.
1836                  */
1837                 if (pte_protnone(pte))
1838                         goto pte_unmap;
1839
1840                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
1841                         goto pte_unmap;
1842
1843                 if (pte_devmap(pte)) {
1844                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
1845                                 goto pte_unmap;
1846
1847                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
1848                         if (unlikely(!pgmap)) {
1849                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1850                                 goto pte_unmap;
1851                         }
1852                 } else if (pte_special(pte))
1853                         goto pte_unmap;
1854
1855                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1856                 page = pte_page(pte);
1857
1858                 head = try_get_compound_head(page, 1);
1859                 if (!head)
1860                         goto pte_unmap;
1861
1862                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1863                         put_page(head);
1864                         goto pte_unmap;
1865                 }
1866
1867                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1868
1869                 SetPageReferenced(page);
1870                 pages[*nr] = page;
1871                 (*nr)++;
1872
1873         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1874
1875         ret = 1;
1876
1877 pte_unmap:
1878         if (pgmap)
1879                 put_dev_pagemap(pgmap);
1880         pte_unmap(ptem);
1881         return ret;
1882 }
1883 #else
1884
1885 /*
1886  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1887  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1888  * to be special.
1889  *
1890  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1891  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1892  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1893  */
1894 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1895                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
1896 {
1897         return 0;
1898 }
1899 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
1900
1901 #if defined(__HAVE_ARCH_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1902 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
1903                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1904 {
1905         int nr_start = *nr;
1906         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
1907
1908         do {
1909                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1910
1911                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
1912                 if (unlikely(!pgmap)) {
1913                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1914                         return 0;
1915                 }
1916                 SetPageReferenced(page);
1917                 pages[*nr] = page;
1918                 get_page(page);
1919                 (*nr)++;
1920                 pfn++;
1921         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1922
1923         if (pgmap)
1924                 put_dev_pagemap(pgmap);
1925         return 1;
1926 }
1927
1928 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1929                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1930 {
1931         unsigned long fault_pfn;
1932         int nr_start = *nr;
1933
1934         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1935         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1936                 return 0;
1937
1938         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1939                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1940                 return 0;
1941         }
1942         return 1;
1943 }
1944
1945 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1946                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1947 {
1948         unsigned long fault_pfn;
1949         int nr_start = *nr;
1950
1951         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1952         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, pages, nr))
1953                 return 0;
1954
1955         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1956                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, pages);
1957                 return 0;
1958         }
1959         return 1;
1960 }
1961 #else
1962 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1963                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1964 {
1965         BUILD_BUG();
1966         return 0;
1967 }
1968
1969 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1970                 unsigned long end, struct page **pages, int *nr)
1971 {
1972         BUILD_BUG();
1973         return 0;
1974 }
1975 #endif
1976
1977 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
1978 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
1979                                       unsigned long sz)
1980 {
1981         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
1982         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
1983 }
1984
1985 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
1986                        unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1987 {
1988         unsigned long pte_end;
1989         struct page *head, *page;
1990         pte_t pte;
1991         int refs;
1992
1993         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
1994         if (pte_end < end)
1995                 end = pte_end;
1996
1997         pte = READ_ONCE(*ptep);
1998
1999         if (!pte_access_permitted(pte, write))
2000                 return 0;
2001
2002         /* hugepages are never "special" */
2003         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2004
2005         refs = 0;
2006         head = pte_page(pte);
2007
2008         page = head + ((addr & (sz-1)) >> PAGE_SHIFT);
2009         do {
2010                 VM_BUG_ON(compound_head(page) != head);
2011                 pages[*nr] = page;
2012                 (*nr)++;
2013                 page++;
2014                 refs++;
2015         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2016
2017         head = try_get_compound_head(head, refs);
2018         if (!head) {
2019                 *nr -= refs;
2020                 return 0;
2021         }
2022
2023         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
2024                 /* Could be optimized better */
2025                 *nr -= refs;
2026                 while (refs--)
2027                         put_page(head);
2028                 return 0;
2029         }
2030
2031         SetPageReferenced(head);
2032         return 1;
2033 }
2034
2035 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2036                 unsigned int pdshift, unsigned long end, int write,
2037                 struct page **pages, int *nr)
2038 {
2039         pte_t *ptep;
2040         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2041         unsigned long next;
2042
2043         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2044         do {
2045                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2046                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, write, pages, nr))
2047                         return 0;
2048         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2049
2050         return 1;
2051 }
2052 #else
2053 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2054                 unsigned pdshift, unsigned long end, int write,
2055                 struct page **pages, int *nr)
2056 {
2057         return 0;
2058 }
2059 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2060
2061 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2062                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2063 {
2064         struct page *head, *page;
2065         int refs;
2066
2067         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2068                 return 0;
2069
2070         if (pmd_devmap(orig)) {
2071                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2072                         return 0;
2073                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, pages, nr);
2074         }
2075
2076         refs = 0;
2077         page = pmd_page(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2078         do {
2079                 pages[*nr] = page;
2080                 (*nr)++;
2081                 page++;
2082                 refs++;
2083         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2084
2085         head = try_get_compound_head(pmd_page(orig), refs);
2086         if (!head) {
2087                 *nr -= refs;
2088                 return 0;
2089         }
2090
2091         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2092                 *nr -= refs;
2093                 while (refs--)
2094                         put_page(head);
2095                 return 0;
2096         }
2097
2098         SetPageReferenced(head);
2099         return 1;
2100 }
2101
2102 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2103                 unsigned long end, unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2104 {
2105         struct page *head, *page;
2106         int refs;
2107
2108         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2109                 return 0;
2110
2111         if (pud_devmap(orig)) {
2112                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2113                         return 0;
2114                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, pages, nr);
2115         }
2116
2117         refs = 0;
2118         page = pud_page(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2119         do {
2120                 pages[*nr] = page;
2121                 (*nr)++;
2122                 page++;
2123                 refs++;
2124         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2125
2126         head = try_get_compound_head(pud_page(orig), refs);
2127         if (!head) {
2128                 *nr -= refs;
2129                 return 0;
2130         }
2131
2132         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2133                 *nr -= refs;
2134                 while (refs--)
2135                         put_page(head);
2136                 return 0;
2137         }
2138
2139         SetPageReferenced(head);
2140         return 1;
2141 }
2142
2143 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2144                         unsigned long end, unsigned int flags,
2145                         struct page **pages, int *nr)
2146 {
2147         int refs;
2148         struct page *head, *page;
2149
2150         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2151                 return 0;
2152
2153         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2154         refs = 0;
2155         page = pgd_page(orig) + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2156         do {
2157                 pages[*nr] = page;
2158                 (*nr)++;
2159                 page++;
2160                 refs++;
2161         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2162
2163         head = try_get_compound_head(pgd_page(orig), refs);
2164         if (!head) {
2165                 *nr -= refs;
2166                 return 0;
2167         }
2168
2169         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2170                 *nr -= refs;
2171                 while (refs--)
2172                         put_page(head);
2173                 return 0;
2174         }
2175
2176         SetPageReferenced(head);
2177         return 1;
2178 }
2179
2180 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
2181                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2182 {
2183         unsigned long next;
2184         pmd_t *pmdp;
2185
2186         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
2187         do {
2188                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
2189
2190                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2191                 if (!pmd_present(pmd))
2192                         return 0;
2193
2194                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
2195                              pmd_devmap(pmd))) {
2196                         /*
2197                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
2198                          * slowpath for accounting purposes and so that they
2199                          * can be serialised against THP migration.
2200                          */
2201                         if (pmd_protnone(pmd))
2202                                 return 0;
2203
2204                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
2205                                 pages, nr))
2206                                 return 0;
2207
2208                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
2209                         /*
2210                          * architecture have different format for hugetlbfs
2211                          * pmd format and THP pmd format
2212                          */
2213                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
2214                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2215                                 return 0;
2216                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, flags, pages, nr))
2217                         return 0;
2218         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
2219
2220         return 1;
2221 }
2222
2223 static int gup_pud_range(p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
2224                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2225 {
2226         unsigned long next;
2227         pud_t *pudp;
2228
2229         pudp = pud_offset(&p4d, addr);
2230         do {
2231                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
2232
2233                 next = pud_addr_end(addr, end);
2234                 if (pud_none(pud))
2235                         return 0;
2236                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
2237                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
2238                                           pages, nr))
2239                                 return 0;
2240                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
2241                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
2242                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2243                                 return 0;
2244                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, flags, pages, nr))
2245                         return 0;
2246         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
2247
2248         return 1;
2249 }
2250
2251 static int gup_p4d_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
2252                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2253 {
2254         unsigned long next;
2255         p4d_t *p4dp;
2256
2257         p4dp = p4d_offset(&pgd, addr);
2258         do {
2259                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
2260
2261                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2262                 if (p4d_none(p4d))
2263                         return 0;
2264                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
2265                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
2266                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
2267                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2268                                 return 0;
2269                 } else if (!gup_pud_range(p4d, addr, next, flags, pages, nr))
2270                         return 0;
2271         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
2272
2273         return 1;
2274 }
2275
2276 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2277                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2278 {
2279         unsigned long next;
2280         pgd_t *pgdp;
2281
2282         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
2283         do {
2284                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
2285
2286                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2287                 if (pgd_none(pgd))
2288                         return;
2289                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
2290                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
2291                                           pages, nr))
2292                                 return;
2293                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
2294                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
2295                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
2296                                 return;
2297                 } else if (!gup_p4d_range(pgd, addr, next, flags, pages, nr))
2298                         return;
2299         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
2300 }
2301 #else
2302 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
2303                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
2304 {
2305 }
2306 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
2307
2308 #ifndef gup_fast_permitted
2309 /*
2310  * Check if it's allowed to use __get_user_pages_fast() for the range, or
2311  * we need to fall back to the slow version:
2312  */
2313 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
2314 {
2315         return true;
2316 }
2317 #endif
2318
2319 /*
2320  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
2321  * the regular GUP.
2322  * Note a difference with get_user_pages_fast: this always returns the
2323  * number of pages pinned, 0 if no pages were pinned.
2324  *
2325  * If the architecture does not support this function, simply return with no
2326  * pages pinned.
2327  */
2328 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
2329                           struct page **pages)
2330 {
2331         unsigned long len, end;
2332         unsigned long flags;
2333         int nr = 0;
2334
2335         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2336         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2337         end = start + len;
2338
2339         if (end <= start)
2340                 return 0;
2341         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2342                 return 0;
2343
2344         /*
2345          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
2346          * interrupts disabled by get_futex_key.
2347          *
2348          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
2349          * freed from under us. See struct mmu_table_batch comments in
2350          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
2351          *
2352          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
2353          * block IPIs that come from THPs splitting.
2354          */
2355
2356         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2357             gup_fast_permitted(start, end)) {
2358                 local_irq_save(flags);
2359                 gup_pgd_range(start, end, write ? FOLL_WRITE : 0, pages, &nr);
2360                 local_irq_restore(flags);
2361         }
2362
2363         return nr;
2364 }
2365 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_user_pages_fast);
2366
2367 static int __gup_longterm_unlocked(unsigned long start, int nr_pages,
2368                                    unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2369 {
2370         int ret;
2371
2372         /*
2373          * FIXME: FOLL_LONGTERM does not work with
2374          * get_user_pages_unlocked() (see comments in that function)
2375          */
2376         if (gup_flags & FOLL_LONGTERM) {
2377                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
2378                 ret = __gup_longterm_locked(current, current->mm,
2379                                             start, nr_pages,
2380                                             pages, NULL, gup_flags);
2381                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
2382         } else {
2383                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages,
2384                                               pages, gup_flags);
2385         }
2386
2387         return ret;
2388 }
2389
2390 /**
2391  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
2392  * @start:      starting user address
2393  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2394  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
2395  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2396  *              Should be at least nr_pages long.
2397  *
2398  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
2399  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
2400  * calling get_user_pages().
2401  *
2402  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
2403  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
2404  * were pinned, returns -errno.
2405  */
2406 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2407                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2408 {
2409         unsigned long addr, len, end;
2410         int nr = 0, ret = 0;
2411
2412         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM)))
2413                 return -EINVAL;
2414
2415         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
2416         addr = start;
2417         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
2418         end = start + len;
2419
2420         if (end <= start)
2421                 return 0;
2422         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
2423                 return -EFAULT;
2424
2425         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) &&
2426             gup_fast_permitted(start, end)) {
2427                 local_irq_disable();
2428                 gup_pgd_range(addr, end, gup_flags, pages, &nr);
2429                 local_irq_enable();
2430                 ret = nr;
2431         }
2432
2433         if (nr < nr_pages) {
2434                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
2435                 start += nr << PAGE_SHIFT;
2436                 pages += nr;
2437
2438                 ret = __gup_longterm_unlocked(start, nr_pages - nr,
2439                                               gup_flags, pages);
2440
2441                 /* Have to be a bit careful with return values */
2442                 if (nr > 0) {
2443                         if (ret < 0)
2444                                 ret = nr;
2445                         else
2446                                 ret += nr;
2447                 }
2448         }
2449
2450         return ret;
2451 }
2452 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);