Merge tag 'bootconfig-fixes-v6.9-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / gup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/errno.h>
4 #include <linux/err.h>
5 #include <linux/spinlock.h>
6
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/memremap.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/rmap.h>
11 #include <linux/swap.h>
12 #include <linux/swapops.h>
13 #include <linux/secretmem.h>
14
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/rwsem.h>
17 #include <linux/hugetlb.h>
18 #include <linux/migrate.h>
19 #include <linux/mm_inline.h>
20 #include <linux/sched/mm.h>
21 #include <linux/shmem_fs.h>
22
23 #include <asm/mmu_context.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25
26 #include "internal.h"
27
28 struct follow_page_context {
29         struct dev_pagemap *pgmap;
30         unsigned int page_mask;
31 };
32
33 static inline void sanity_check_pinned_pages(struct page **pages,
34                                              unsigned long npages)
35 {
36         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
37                 return;
38
39         /*
40          * We only pin anonymous pages if they are exclusive. Once pinned, we
41          * can no longer turn them possibly shared and PageAnonExclusive() will
42          * stick around until the page is freed.
43          *
44          * We'd like to verify that our pinned anonymous pages are still mapped
45          * exclusively. The issue with anon THP is that we don't know how
46          * they are/were mapped when pinning them. However, for anon
47          * THP we can assume that either the given page (PTE-mapped THP) or
48          * the head page (PMD-mapped THP) should be PageAnonExclusive(). If
49          * neither is the case, there is certainly something wrong.
50          */
51         for (; npages; npages--, pages++) {
52                 struct page *page = *pages;
53                 struct folio *folio = page_folio(page);
54
55                 if (is_zero_page(page) ||
56                     !folio_test_anon(folio))
57                         continue;
58                 if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
59                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page), page);
60                 else
61                         /* Either a PTE-mapped or a PMD-mapped THP. */
62                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageAnonExclusive(&folio->page) &&
63                                        !PageAnonExclusive(page), page);
64         }
65 }
66
67 /*
68  * Return the folio with ref appropriately incremented,
69  * or NULL if that failed.
70  */
71 static inline struct folio *try_get_folio(struct page *page, int refs)
72 {
73         struct folio *folio;
74
75 retry:
76         folio = page_folio(page);
77         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < 0))
78                 return NULL;
79         if (unlikely(!folio_ref_try_add_rcu(folio, refs)))
80                 return NULL;
81
82         /*
83          * At this point we have a stable reference to the folio; but it
84          * could be that between calling page_folio() and the refcount
85          * increment, the folio was split, in which case we'd end up
86          * holding a reference on a folio that has nothing to do with the page
87          * we were given anymore.
88          * So now that the folio is stable, recheck that the page still
89          * belongs to this folio.
90          */
91         if (unlikely(page_folio(page) != folio)) {
92                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
93                         folio_put_refs(folio, refs);
94                 goto retry;
95         }
96
97         return folio;
98 }
99
100 /**
101  * try_grab_folio() - Attempt to get or pin a folio.
102  * @page:  pointer to page to be grabbed
103  * @refs:  the value to (effectively) add to the folio's refcount
104  * @flags: gup flags: these are the FOLL_* flag values.
105  *
106  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
107  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the folio's refcount.
108  *
109  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) must be set, but not both at the
110  * same time. (That's true throughout the get_user_pages*() and
111  * pin_user_pages*() APIs.) Cases:
112  *
113  *    FOLL_GET: folio's refcount will be incremented by @refs.
114  *
115  *    FOLL_PIN on large folios: folio's refcount will be incremented by
116  *    @refs, and its pincount will be incremented by @refs.
117  *
118  *    FOLL_PIN on single-page folios: folio's refcount will be incremented by
119  *    @refs * GUP_PIN_COUNTING_BIAS.
120  *
121  * Return: The folio containing @page (with refcount appropriately
122  * incremented) for success, or NULL upon failure. If neither FOLL_GET
123  * nor FOLL_PIN was set, that's considered failure, and furthermore,
124  * a likely bug in the caller, so a warning is also emitted.
125  */
126 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags)
127 {
128         struct folio *folio;
129
130         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) == 0))
131                 return NULL;
132
133         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
134                 return NULL;
135
136         if (flags & FOLL_GET)
137                 return try_get_folio(page, refs);
138
139         /* FOLL_PIN is set */
140
141         /*
142          * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
143          * and it is used in a *lot* of places.
144          */
145         if (is_zero_page(page))
146                 return page_folio(page);
147
148         folio = try_get_folio(page, refs);
149         if (!folio)
150                 return NULL;
151
152         /*
153          * Can't do FOLL_LONGTERM + FOLL_PIN gup fast path if not in a
154          * right zone, so fail and let the caller fall back to the slow
155          * path.
156          */
157         if (unlikely((flags & FOLL_LONGTERM) &&
158                      !folio_is_longterm_pinnable(folio))) {
159                 if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
160                         folio_put_refs(folio, refs);
161                 return NULL;
162         }
163
164         /*
165          * When pinning a large folio, use an exact count to track it.
166          *
167          * However, be sure to *also* increment the normal folio
168          * refcount field at least once, so that the folio really
169          * is pinned.  That's why the refcount from the earlier
170          * try_get_folio() is left intact.
171          */
172         if (folio_test_large(folio))
173                 atomic_add(refs, &folio->_pincount);
174         else
175                 folio_ref_add(folio,
176                                 refs * (GUP_PIN_COUNTING_BIAS - 1));
177         /*
178          * Adjust the pincount before re-checking the PTE for changes.
179          * This is essentially a smp_mb() and is paired with a memory
180          * barrier in folio_try_share_anon_rmap_*().
181          */
182         smp_mb__after_atomic();
183
184         node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, refs);
185
186         return folio;
187 }
188
189 static void gup_put_folio(struct folio *folio, int refs, unsigned int flags)
190 {
191         if (flags & FOLL_PIN) {
192                 if (is_zero_folio(folio))
193                         return;
194                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_RELEASED, refs);
195                 if (folio_test_large(folio))
196                         atomic_sub(refs, &folio->_pincount);
197                 else
198                         refs *= GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
199         }
200
201         if (!put_devmap_managed_page_refs(&folio->page, refs))
202                 folio_put_refs(folio, refs);
203 }
204
205 /**
206  * try_grab_page() - elevate a page's refcount by a flag-dependent amount
207  * @page:    pointer to page to be grabbed
208  * @flags:   gup flags: these are the FOLL_* flag values.
209  *
210  * This might not do anything at all, depending on the flags argument.
211  *
212  * "grab" names in this file mean, "look at flags to decide whether to use
213  * FOLL_PIN or FOLL_GET behavior, when incrementing the page's refcount.
214  *
215  * Either FOLL_PIN or FOLL_GET (or neither) may be set, but not both at the same
216  * time. Cases: please see the try_grab_folio() documentation, with
217  * "refs=1".
218  *
219  * Return: 0 for success, or if no action was required (if neither FOLL_PIN
220  * nor FOLL_GET was set, nothing is done). A negative error code for failure:
221  *
222  *   -ENOMEM            FOLL_GET or FOLL_PIN was set, but the page could not
223  *                      be grabbed.
224  */
225 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags)
226 {
227         struct folio *folio = page_folio(page);
228
229         if (WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) <= 0))
230                 return -ENOMEM;
231
232         if (unlikely(!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)))
233                 return -EREMOTEIO;
234
235         if (flags & FOLL_GET)
236                 folio_ref_inc(folio);
237         else if (flags & FOLL_PIN) {
238                 /*
239                  * Don't take a pin on the zero page - it's not going anywhere
240                  * and it is used in a *lot* of places.
241                  */
242                 if (is_zero_page(page))
243                         return 0;
244
245                 /*
246                  * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also*
247                  * increment the normal page refcount field at least once,
248                  * so that the page really is pinned.
249                  */
250                 if (folio_test_large(folio)) {
251                         folio_ref_add(folio, 1);
252                         atomic_add(1, &folio->_pincount);
253                 } else {
254                         folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
255                 }
256
257                 node_stat_mod_folio(folio, NR_FOLL_PIN_ACQUIRED, 1);
258         }
259
260         return 0;
261 }
262
263 /**
264  * unpin_user_page() - release a dma-pinned page
265  * @page:            pointer to page to be released
266  *
267  * Pages that were pinned via pin_user_pages*() must be released via either
268  * unpin_user_page(), or one of the unpin_user_pages*() routines. This is so
269  * that such pages can be separately tracked and uniquely handled. In
270  * particular, interactions with RDMA and filesystems need special handling.
271  */
272 void unpin_user_page(struct page *page)
273 {
274         sanity_check_pinned_pages(&page, 1);
275         gup_put_folio(page_folio(page), 1, FOLL_PIN);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page);
278
279 /**
280  * folio_add_pin - Try to get an additional pin on a pinned folio
281  * @folio: The folio to be pinned
282  *
283  * Get an additional pin on a folio we already have a pin on.  Makes no change
284  * if the folio is a zero_page.
285  */
286 void folio_add_pin(struct folio *folio)
287 {
288         if (is_zero_folio(folio))
289                 return;
290
291         /*
292          * Similar to try_grab_folio(): be sure to *also* increment the normal
293          * page refcount field at least once, so that the page really is
294          * pinned.
295          */
296         if (folio_test_large(folio)) {
297                 WARN_ON_ONCE(atomic_read(&folio->_pincount) < 1);
298                 folio_ref_inc(folio);
299                 atomic_inc(&folio->_pincount);
300         } else {
301                 WARN_ON_ONCE(folio_ref_count(folio) < GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
302                 folio_ref_add(folio, GUP_PIN_COUNTING_BIAS);
303         }
304 }
305
306 static inline struct folio *gup_folio_range_next(struct page *start,
307                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
308 {
309         struct page *next = nth_page(start, i);
310         struct folio *folio = page_folio(next);
311         unsigned int nr = 1;
312
313         if (folio_test_large(folio))
314                 nr = min_t(unsigned int, npages - i,
315                            folio_nr_pages(folio) - folio_page_idx(folio, next));
316
317         *ntails = nr;
318         return folio;
319 }
320
321 static inline struct folio *gup_folio_next(struct page **list,
322                 unsigned long npages, unsigned long i, unsigned int *ntails)
323 {
324         struct folio *folio = page_folio(list[i]);
325         unsigned int nr;
326
327         for (nr = i + 1; nr < npages; nr++) {
328                 if (page_folio(list[nr]) != folio)
329                         break;
330         }
331
332         *ntails = nr - i;
333         return folio;
334 }
335
336 /**
337  * unpin_user_pages_dirty_lock() - release and optionally dirty gup-pinned pages
338  * @pages:  array of pages to be maybe marked dirty, and definitely released.
339  * @npages: number of pages in the @pages array.
340  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
341  *
342  * "gup-pinned page" refers to a page that has had one of the get_user_pages()
343  * variants called on that page.
344  *
345  * For each page in the @pages array, make that page (or its head page, if a
346  * compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the page was previously
347  * listed as clean. In any case, releases all pages using unpin_user_page(),
348  * possibly via unpin_user_pages(), for the non-dirty case.
349  *
350  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
351  *
352  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
353  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
354  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
355  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
356  *
357  */
358 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
359                                  bool make_dirty)
360 {
361         unsigned long i;
362         struct folio *folio;
363         unsigned int nr;
364
365         if (!make_dirty) {
366                 unpin_user_pages(pages, npages);
367                 return;
368         }
369
370         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
371         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
372                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
373                 /*
374                  * Checking PageDirty at this point may race with
375                  * clear_page_dirty_for_io(), but that's OK. Two key
376                  * cases:
377                  *
378                  * 1) This code sees the page as already dirty, so it
379                  * skips the call to set_page_dirty(). That could happen
380                  * because clear_page_dirty_for_io() called
381                  * page_mkclean(), followed by set_page_dirty().
382                  * However, now the page is going to get written back,
383                  * which meets the original intention of setting it
384                  * dirty, so all is well: clear_page_dirty_for_io() goes
385                  * on to call TestClearPageDirty(), and write the page
386                  * back.
387                  *
388                  * 2) This code sees the page as clean, so it calls
389                  * set_page_dirty(). The page stays dirty, despite being
390                  * written back, so it gets written back again in the
391                  * next writeback cycle. This is harmless.
392                  */
393                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
394                         folio_lock(folio);
395                         folio_mark_dirty(folio);
396                         folio_unlock(folio);
397                 }
398                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
399         }
400 }
401 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages_dirty_lock);
402
403 /**
404  * unpin_user_page_range_dirty_lock() - release and optionally dirty
405  * gup-pinned page range
406  *
407  * @page:  the starting page of a range maybe marked dirty, and definitely released.
408  * @npages: number of consecutive pages to release.
409  * @make_dirty: whether to mark the pages dirty
410  *
411  * "gup-pinned page range" refers to a range of pages that has had one of the
412  * pin_user_pages() variants called on that page.
413  *
414  * For the page ranges defined by [page .. page+npages], make that range (or
415  * its head pages, if a compound page) dirty, if @make_dirty is true, and if the
416  * page range was previously listed as clean.
417  *
418  * set_page_dirty_lock() is used internally. If instead, set_page_dirty() is
419  * required, then the caller should a) verify that this is really correct,
420  * because _lock() is usually required, and b) hand code it:
421  * set_page_dirty_lock(), unpin_user_page().
422  *
423  */
424 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
425                                       bool make_dirty)
426 {
427         unsigned long i;
428         struct folio *folio;
429         unsigned int nr;
430
431         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
432                 folio = gup_folio_range_next(page, npages, i, &nr);
433                 if (make_dirty && !folio_test_dirty(folio)) {
434                         folio_lock(folio);
435                         folio_mark_dirty(folio);
436                         folio_unlock(folio);
437                 }
438                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
439         }
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_page_range_dirty_lock);
442
443 static void unpin_user_pages_lockless(struct page **pages, unsigned long npages)
444 {
445         unsigned long i;
446         struct folio *folio;
447         unsigned int nr;
448
449         /*
450          * Don't perform any sanity checks because we might have raced with
451          * fork() and some anonymous pages might now actually be shared --
452          * which is why we're unpinning after all.
453          */
454         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
455                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
456                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
457         }
458 }
459
460 /**
461  * unpin_user_pages() - release an array of gup-pinned pages.
462  * @pages:  array of pages to be marked dirty and released.
463  * @npages: number of pages in the @pages array.
464  *
465  * For each page in the @pages array, release the page using unpin_user_page().
466  *
467  * Please see the unpin_user_page() documentation for details.
468  */
469 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages)
470 {
471         unsigned long i;
472         struct folio *folio;
473         unsigned int nr;
474
475         /*
476          * If this WARN_ON() fires, then the system *might* be leaking pages (by
477          * leaving them pinned), but probably not. More likely, gup/pup returned
478          * a hard -ERRNO error to the caller, who erroneously passed it here.
479          */
480         if (WARN_ON(IS_ERR_VALUE(npages)))
481                 return;
482
483         sanity_check_pinned_pages(pages, npages);
484         for (i = 0; i < npages; i += nr) {
485                 folio = gup_folio_next(pages, npages, i, &nr);
486                 gup_put_folio(folio, nr, FOLL_PIN);
487         }
488 }
489 EXPORT_SYMBOL(unpin_user_pages);
490
491 /*
492  * Set the MMF_HAS_PINNED if not set yet; after set it'll be there for the mm's
493  * lifecycle.  Avoid setting the bit unless necessary, or it might cause write
494  * cache bouncing on large SMP machines for concurrent pinned gups.
495  */
496 static inline void mm_set_has_pinned_flag(unsigned long *mm_flags)
497 {
498         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags))
499                 set_bit(MMF_HAS_PINNED, mm_flags);
500 }
501
502 #ifdef CONFIG_MMU
503 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
504                 unsigned int flags)
505 {
506         /*
507          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
508          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
509          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
510          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
511          * But we can only make this optimization where a hole would surely
512          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
513          */
514         if ((flags & FOLL_DUMP) &&
515                         (vma_is_anonymous(vma) || !vma->vm_ops->fault))
516                 return ERR_PTR(-EFAULT);
517         return NULL;
518 }
519
520 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
521                 pte_t *pte, unsigned int flags)
522 {
523         if (flags & FOLL_TOUCH) {
524                 pte_t orig_entry = ptep_get(pte);
525                 pte_t entry = orig_entry;
526
527                 if (flags & FOLL_WRITE)
528                         entry = pte_mkdirty(entry);
529                 entry = pte_mkyoung(entry);
530
531                 if (!pte_same(orig_entry, entry)) {
532                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
533                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
534                 }
535         }
536
537         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
538         return -EEXIST;
539 }
540
541 /* FOLL_FORCE can write to even unwritable PTEs in COW mappings. */
542 static inline bool can_follow_write_pte(pte_t pte, struct page *page,
543                                         struct vm_area_struct *vma,
544                                         unsigned int flags)
545 {
546         /* If the pte is writable, we can write to the page. */
547         if (pte_write(pte))
548                 return true;
549
550         /* Maybe FOLL_FORCE is set to override it? */
551         if (!(flags & FOLL_FORCE))
552                 return false;
553
554         /* But FOLL_FORCE has no effect on shared mappings */
555         if (vma->vm_flags & (VM_MAYSHARE | VM_SHARED))
556                 return false;
557
558         /* ... or read-only private ones */
559         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
560                 return false;
561
562         /* ... or already writable ones that just need to take a write fault */
563         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
564                 return false;
565
566         /*
567          * See can_change_pte_writable(): we broke COW and could map the page
568          * writable if we have an exclusive anonymous page ...
569          */
570         if (!page || !PageAnon(page) || !PageAnonExclusive(page))
571                 return false;
572
573         /* ... and a write-fault isn't required for other reasons. */
574         if (vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte))
575                 return false;
576         return !userfaultfd_pte_wp(vma, pte);
577 }
578
579 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
580                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags,
581                 struct dev_pagemap **pgmap)
582 {
583         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
584         struct page *page;
585         spinlock_t *ptl;
586         pte_t *ptep, pte;
587         int ret;
588
589         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
590         if (WARN_ON_ONCE((flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
591                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
592                 return ERR_PTR(-EINVAL);
593
594         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
595         if (!ptep)
596                 return no_page_table(vma, flags);
597         pte = ptep_get(ptep);
598         if (!pte_present(pte))
599                 goto no_page;
600         if (pte_protnone(pte) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
601                 goto no_page;
602
603         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
604
605         /*
606          * We only care about anon pages in can_follow_write_pte() and don't
607          * have to worry about pte_devmap() because they are never anon.
608          */
609         if ((flags & FOLL_WRITE) &&
610             !can_follow_write_pte(pte, page, vma, flags)) {
611                 page = NULL;
612                 goto out;
613         }
614
615         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN))) {
616                 /*
617                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET or FOLL_PIN
618                  * case since they are only valid while holding the pgmap
619                  * reference.
620                  */
621                 *pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), *pgmap);
622                 if (*pgmap)
623                         page = pte_page(pte);
624                 else
625                         goto no_page;
626         } else if (unlikely(!page)) {
627                 if (flags & FOLL_DUMP) {
628                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
629                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
630                         goto out;
631                 }
632
633                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
634                         page = pte_page(pte);
635                 } else {
636                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
637                         page = ERR_PTR(ret);
638                         goto out;
639                 }
640         }
641
642         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(vma, flags, page)) {
643                 page = ERR_PTR(-EMLINK);
644                 goto out;
645         }
646
647         VM_BUG_ON_PAGE((flags & FOLL_PIN) && PageAnon(page) &&
648                        !PageAnonExclusive(page), page);
649
650         /* try_grab_page() does nothing unless FOLL_GET or FOLL_PIN is set. */
651         ret = try_grab_page(page, flags);
652         if (unlikely(ret)) {
653                 page = ERR_PTR(ret);
654                 goto out;
655         }
656
657         /*
658          * We need to make the page accessible if and only if we are going
659          * to access its content (the FOLL_PIN case).  Please see
660          * Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
661          */
662         if (flags & FOLL_PIN) {
663                 ret = arch_make_page_accessible(page);
664                 if (ret) {
665                         unpin_user_page(page);
666                         page = ERR_PTR(ret);
667                         goto out;
668                 }
669         }
670         if (flags & FOLL_TOUCH) {
671                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
672                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
673                         set_page_dirty(page);
674                 /*
675                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
676                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
677                  * mark_page_accessed().
678                  */
679                 mark_page_accessed(page);
680         }
681 out:
682         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
683         return page;
684 no_page:
685         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
686         if (!pte_none(pte))
687                 return NULL;
688         return no_page_table(vma, flags);
689 }
690
691 static struct page *follow_pmd_mask(struct vm_area_struct *vma,
692                                     unsigned long address, pud_t *pudp,
693                                     unsigned int flags,
694                                     struct follow_page_context *ctx)
695 {
696         pmd_t *pmd, pmdval;
697         spinlock_t *ptl;
698         struct page *page;
699         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
700
701         pmd = pmd_offset(pudp, address);
702         pmdval = pmdp_get_lockless(pmd);
703         if (pmd_none(pmdval))
704                 return no_page_table(vma, flags);
705         if (!pmd_present(pmdval))
706                 return no_page_table(vma, flags);
707         if (pmd_devmap(pmdval)) {
708                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
709                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
710                 spin_unlock(ptl);
711                 if (page)
712                         return page;
713                 return no_page_table(vma, flags);
714         }
715         if (likely(!pmd_trans_huge(pmdval)))
716                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
717
718         if (pmd_protnone(pmdval) && !gup_can_follow_protnone(vma, flags))
719                 return no_page_table(vma, flags);
720
721         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
722         if (unlikely(!pmd_present(*pmd))) {
723                 spin_unlock(ptl);
724                 return no_page_table(vma, flags);
725         }
726         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
727                 spin_unlock(ptl);
728                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
729         }
730         if (flags & FOLL_SPLIT_PMD) {
731                 spin_unlock(ptl);
732                 split_huge_pmd(vma, pmd, address);
733                 /* If pmd was left empty, stuff a page table in there quickly */
734                 return pte_alloc(mm, pmd) ? ERR_PTR(-ENOMEM) :
735                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags, &ctx->pgmap);
736         }
737         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
738         spin_unlock(ptl);
739         ctx->page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
740         return page;
741 }
742
743 static struct page *follow_pud_mask(struct vm_area_struct *vma,
744                                     unsigned long address, p4d_t *p4dp,
745                                     unsigned int flags,
746                                     struct follow_page_context *ctx)
747 {
748         pud_t *pud;
749         spinlock_t *ptl;
750         struct page *page;
751         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
752
753         pud = pud_offset(p4dp, address);
754         if (pud_none(*pud))
755                 return no_page_table(vma, flags);
756         if (pud_devmap(*pud)) {
757                 ptl = pud_lock(mm, pud);
758                 page = follow_devmap_pud(vma, address, pud, flags, &ctx->pgmap);
759                 spin_unlock(ptl);
760                 if (page)
761                         return page;
762                 return no_page_table(vma, flags);
763         }
764         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
765                 return no_page_table(vma, flags);
766
767         return follow_pmd_mask(vma, address, pud, flags, ctx);
768 }
769
770 static struct page *follow_p4d_mask(struct vm_area_struct *vma,
771                                     unsigned long address, pgd_t *pgdp,
772                                     unsigned int flags,
773                                     struct follow_page_context *ctx)
774 {
775         p4d_t *p4d;
776
777         p4d = p4d_offset(pgdp, address);
778         if (p4d_none(*p4d))
779                 return no_page_table(vma, flags);
780         BUILD_BUG_ON(p4d_huge(*p4d));
781         if (unlikely(p4d_bad(*p4d)))
782                 return no_page_table(vma, flags);
783
784         return follow_pud_mask(vma, address, p4d, flags, ctx);
785 }
786
787 /**
788  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
789  * @vma: vm_area_struct mapping @address
790  * @address: virtual address to look up
791  * @flags: flags modifying lookup behaviour
792  * @ctx: contains dev_pagemap for %ZONE_DEVICE memory pinning and a
793  *       pointer to output page_mask
794  *
795  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
796  *
797  * When getting pages from ZONE_DEVICE memory, the @ctx->pgmap caches
798  * the device's dev_pagemap metadata to avoid repeating expensive lookups.
799  *
800  * When getting an anonymous page and the caller has to trigger unsharing
801  * of a shared anonymous page first, -EMLINK is returned. The caller should
802  * trigger a fault with FAULT_FLAG_UNSHARE set. Note that unsharing is only
803  * relevant with FOLL_PIN and !FOLL_WRITE.
804  *
805  * On output, the @ctx->page_mask is set according to the size of the page.
806  *
807  * Return: the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
808  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
809  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
810  */
811 static struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
812                               unsigned long address, unsigned int flags,
813                               struct follow_page_context *ctx)
814 {
815         pgd_t *pgd;
816         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
817
818         ctx->page_mask = 0;
819
820         /*
821          * Call hugetlb_follow_page_mask for hugetlb vmas as it will use
822          * special hugetlb page table walking code.  This eliminates the
823          * need to check for hugetlb entries in the general walking code.
824          */
825         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
826                 return hugetlb_follow_page_mask(vma, address, flags,
827                                                 &ctx->page_mask);
828
829         pgd = pgd_offset(mm, address);
830
831         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
832                 return no_page_table(vma, flags);
833
834         return follow_p4d_mask(vma, address, pgd, flags, ctx);
835 }
836
837 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
838                          unsigned int foll_flags)
839 {
840         struct follow_page_context ctx = { NULL };
841         struct page *page;
842
843         if (vma_is_secretmem(vma))
844                 return NULL;
845
846         if (WARN_ON_ONCE(foll_flags & FOLL_PIN))
847                 return NULL;
848
849         /*
850          * We never set FOLL_HONOR_NUMA_FAULT because callers don't expect
851          * to fail on PROT_NONE-mapped pages.
852          */
853         page = follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &ctx);
854         if (ctx.pgmap)
855                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
856         return page;
857 }
858
859 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
860                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
861                 struct page **page)
862 {
863         pgd_t *pgd;
864         p4d_t *p4d;
865         pud_t *pud;
866         pmd_t *pmd;
867         pte_t *pte;
868         pte_t entry;
869         int ret = -EFAULT;
870
871         /* user gate pages are read-only */
872         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
873                 return -EFAULT;
874         if (address > TASK_SIZE)
875                 pgd = pgd_offset_k(address);
876         else
877                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
878         if (pgd_none(*pgd))
879                 return -EFAULT;
880         p4d = p4d_offset(pgd, address);
881         if (p4d_none(*p4d))
882                 return -EFAULT;
883         pud = pud_offset(p4d, address);
884         if (pud_none(*pud))
885                 return -EFAULT;
886         pmd = pmd_offset(pud, address);
887         if (!pmd_present(*pmd))
888                 return -EFAULT;
889         pte = pte_offset_map(pmd, address);
890         if (!pte)
891                 return -EFAULT;
892         entry = ptep_get(pte);
893         if (pte_none(entry))
894                 goto unmap;
895         *vma = get_gate_vma(mm);
896         if (!page)
897                 goto out;
898         *page = vm_normal_page(*vma, address, entry);
899         if (!*page) {
900                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(entry)))
901                         goto unmap;
902                 *page = pte_page(entry);
903         }
904         ret = try_grab_page(*page, gup_flags);
905         if (unlikely(ret))
906                 goto unmap;
907 out:
908         ret = 0;
909 unmap:
910         pte_unmap(pte);
911         return ret;
912 }
913
914 /*
915  * mmap_lock must be held on entry.  If @flags has FOLL_UNLOCKABLE but not
916  * FOLL_NOWAIT, the mmap_lock may be released.  If it is, *@locked will be set
917  * to 0 and -EBUSY returned.
918  */
919 static int faultin_page(struct vm_area_struct *vma,
920                 unsigned long address, unsigned int *flags, bool unshare,
921                 int *locked)
922 {
923         unsigned int fault_flags = 0;
924         vm_fault_t ret;
925
926         if (*flags & FOLL_NOFAULT)
927                 return -EFAULT;
928         if (*flags & FOLL_WRITE)
929                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
930         if (*flags & FOLL_REMOTE)
931                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
932         if (*flags & FOLL_UNLOCKABLE) {
933                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
934                 /*
935                  * FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE is opt-in. GUP callers must set
936                  * FOLL_INTERRUPTIBLE to enable FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE.
937                  * That's because some callers may not be prepared to
938                  * handle early exits caused by non-fatal signals.
939                  */
940                 if (*flags & FOLL_INTERRUPTIBLE)
941                         fault_flags |= FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE;
942         }
943         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
944                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
945         if (*flags & FOLL_TRIED) {
946                 /*
947                  * Note: FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_TRIED
948                  * can co-exist
949                  */
950                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
951         }
952         if (unshare) {
953                 fault_flags |= FAULT_FLAG_UNSHARE;
954                 /* FAULT_FLAG_WRITE and FAULT_FLAG_UNSHARE are incompatible */
955                 VM_BUG_ON(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
956         }
957
958         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
959
960         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
961                 /*
962                  * With FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT we'll never release the
963                  * mmap lock in the page fault handler. Sanity check this.
964                  */
965                 WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
966                 *locked = 0;
967
968                 /*
969                  * We should do the same as VM_FAULT_RETRY, but let's not
970                  * return -EBUSY since that's not reflecting the reality of
971                  * what has happened - we've just fully completed a page
972                  * fault, with the mmap lock released.  Use -EAGAIN to show
973                  * that we want to take the mmap lock _again_.
974                  */
975                 return -EAGAIN;
976         }
977
978         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
979                 int err = vm_fault_to_errno(ret, *flags);
980
981                 if (err)
982                         return err;
983                 BUG();
984         }
985
986         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
987                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
988                         *locked = 0;
989                 return -EBUSY;
990         }
991
992         return 0;
993 }
994
995 /*
996  * Writing to file-backed mappings which require folio dirty tracking using GUP
997  * is a fundamentally broken operation, as kernel write access to GUP mappings
998  * do not adhere to the semantics expected by a file system.
999  *
1000  * Consider the following scenario:-
1001  *
1002  * 1. A folio is written to via GUP which write-faults the memory, notifying
1003  *    the file system and dirtying the folio.
1004  * 2. Later, writeback is triggered, resulting in the folio being cleaned and
1005  *    the PTE being marked read-only.
1006  * 3. The GUP caller writes to the folio, as it is mapped read/write via the
1007  *    direct mapping.
1008  * 4. The GUP caller, now done with the page, unpins it and sets it dirty
1009  *    (though it does not have to).
1010  *
1011  * This results in both data being written to a folio without writenotify, and
1012  * the folio being dirtied unexpectedly (if the caller decides to do so).
1013  */
1014 static bool writable_file_mapping_allowed(struct vm_area_struct *vma,
1015                                           unsigned long gup_flags)
1016 {
1017         /*
1018          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
1019          * pin is the most egregious case so this is the case we disallow.
1020          */
1021         if ((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM)) !=
1022             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM))
1023                 return true;
1024
1025         /*
1026          * If the VMA does not require dirty tracking then no problematic write
1027          * can occur either.
1028          */
1029         return !vma_needs_dirty_tracking(vma);
1030 }
1031
1032 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
1033 {
1034         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
1035         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
1036         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
1037         bool vma_anon = vma_is_anonymous(vma);
1038
1039         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1040                 return -EFAULT;
1041
1042         if ((gup_flags & FOLL_ANON) && !vma_anon)
1043                 return -EFAULT;
1044
1045         if ((gup_flags & FOLL_LONGTERM) && vma_is_fsdax(vma))
1046                 return -EOPNOTSUPP;
1047
1048         if (vma_is_secretmem(vma))
1049                 return -EFAULT;
1050
1051         if (write) {
1052                 if (!vma_anon &&
1053                     !writable_file_mapping_allowed(vma, gup_flags))
1054                         return -EFAULT;
1055
1056                 if (!(vm_flags & VM_WRITE) || (vm_flags & VM_SHADOW_STACK)) {
1057                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1058                                 return -EFAULT;
1059                         /* hugetlb does not support FOLL_FORCE|FOLL_WRITE. */
1060                         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1061                                 return -EFAULT;
1062                         /*
1063                          * We used to let the write,force case do COW in a
1064                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
1065                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
1066                          * executable, without corrupting the file (yet only
1067                          * when that file had been opened for writing!).
1068                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
1069                          * just reject it.
1070                          */
1071                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
1072                                 return -EFAULT;
1073                 }
1074         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
1075                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
1076                         return -EFAULT;
1077                 /*
1078                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
1079                  * have VM_MAYREAD set?
1080                  */
1081                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
1082                         return -EFAULT;
1083         }
1084         /*
1085          * gups are always data accesses, not instruction
1086          * fetches, so execute=false here
1087          */
1088         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1089                 return -EFAULT;
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * This is "vma_lookup()", but with a warning if we would have
1095  * historically expanded the stack in the GUP code.
1096  */
1097 static struct vm_area_struct *gup_vma_lookup(struct mm_struct *mm,
1098          unsigned long addr)
1099 {
1100 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
1101         return vma_lookup(mm, addr);
1102 #else
1103         static volatile unsigned long next_warn;
1104         struct vm_area_struct *vma;
1105         unsigned long now, next;
1106
1107         vma = find_vma(mm, addr);
1108         if (!vma || (addr >= vma->vm_start))
1109                 return vma;
1110
1111         /* Only warn for half-way relevant accesses */
1112         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
1113                 return NULL;
1114         if (vma->vm_start - addr > 65536)
1115                 return NULL;
1116
1117         /* Let's not warn more than once an hour.. */
1118         now = jiffies; next = next_warn;
1119         if (next && time_before(now, next))
1120                 return NULL;
1121         next_warn = now + 60*60*HZ;
1122
1123         /* Let people know things may have changed. */
1124         pr_warn("GUP no longer grows the stack in %s (%d): %lx-%lx (%lx)\n",
1125                 current->comm, task_pid_nr(current),
1126                 vma->vm_start, vma->vm_end, addr);
1127         dump_stack();
1128         return NULL;
1129 #endif
1130 }
1131
1132 /**
1133  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
1134  * @mm:         mm_struct of target mm
1135  * @start:      starting user address
1136  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1137  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
1138  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1139  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
1140  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
1141  * @locked:     whether we're still with the mmap_lock held
1142  *
1143  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
1144  * number requested), or an error. Details about the return value:
1145  *
1146  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
1147  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
1148  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
1149  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
1150  * -- 0 return value is possible when the fault would need to be retried.
1151  *
1152  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
1153  *
1154  * Must be called with mmap_lock held.  It may be released.  See below.
1155  *
1156  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
1157  * each struct page that each user address corresponds to at a given
1158  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
1159  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
1160  *
1161  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
1162  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
1163  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
1164  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
1165  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
1166  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
1167  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
1168  * locks can't be held over the syscall boundary.
1169  *
1170  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
1171  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
1172  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
1173  * before put_page is called.
1174  *
1175  * If FOLL_UNLOCKABLE is set without FOLL_NOWAIT then the mmap_lock may
1176  * be released. If this happens *@locked will be set to 0 on return.
1177  *
1178  * A caller using such a combination of @gup_flags must therefore hold the
1179  * mmap_lock for reading only, and recognize when it's been released. Otherwise,
1180  * it must be held for either reading or writing and will not be released.
1181  *
1182  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
1183  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
1184  * you need some special @gup_flags.
1185  */
1186 static long __get_user_pages(struct mm_struct *mm,
1187                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1188                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1189                 int *locked)
1190 {
1191         long ret = 0, i = 0;
1192         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1193         struct follow_page_context ctx = { NULL };
1194
1195         if (!nr_pages)
1196                 return 0;
1197
1198         start = untagged_addr_remote(mm, start);
1199
1200         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)));
1201
1202         do {
1203                 struct page *page;
1204                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
1205                 unsigned int page_increm;
1206
1207                 /* first iteration or cross vma bound */
1208                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
1209                         /*
1210                          * MADV_POPULATE_(READ|WRITE) wants to handle VMA
1211                          * lookups+error reporting differently.
1212                          */
1213                         if (gup_flags & FOLL_MADV_POPULATE) {
1214                                 vma = vma_lookup(mm, start);
1215                                 if (!vma) {
1216                                         ret = -ENOMEM;
1217                                         goto out;
1218                                 }
1219                                 if (check_vma_flags(vma, gup_flags)) {
1220                                         ret = -EINVAL;
1221                                         goto out;
1222                                 }
1223                                 goto retry;
1224                         }
1225                         vma = gup_vma_lookup(mm, start);
1226                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
1227                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
1228                                                 gup_flags, &vma,
1229                                                 pages ? &page : NULL);
1230                                 if (ret)
1231                                         goto out;
1232                                 ctx.page_mask = 0;
1233                                 goto next_page;
1234                         }
1235
1236                         if (!vma) {
1237                                 ret = -EFAULT;
1238                                 goto out;
1239                         }
1240                         ret = check_vma_flags(vma, gup_flags);
1241                         if (ret)
1242                                 goto out;
1243                 }
1244 retry:
1245                 /*
1246                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
1247                  * potentially allocating memory.
1248                  */
1249                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1250                         ret = -EINTR;
1251                         goto out;
1252                 }
1253                 cond_resched();
1254
1255                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &ctx);
1256                 if (!page || PTR_ERR(page) == -EMLINK) {
1257                         ret = faultin_page(vma, start, &foll_flags,
1258                                            PTR_ERR(page) == -EMLINK, locked);
1259                         switch (ret) {
1260                         case 0:
1261                                 goto retry;
1262                         case -EBUSY:
1263                         case -EAGAIN:
1264                                 ret = 0;
1265                                 fallthrough;
1266                         case -EFAULT:
1267                         case -ENOMEM:
1268                         case -EHWPOISON:
1269                                 goto out;
1270                         }
1271                         BUG();
1272                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
1273                         /*
1274                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
1275                          * struct page. If the caller expects **pages to be
1276                          * filled in, bail out now, because that can't be done
1277                          * for this page.
1278                          */
1279                         if (pages) {
1280                                 ret = PTR_ERR(page);
1281                                 goto out;
1282                         }
1283                 } else if (IS_ERR(page)) {
1284                         ret = PTR_ERR(page);
1285                         goto out;
1286                 }
1287 next_page:
1288                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & ctx.page_mask);
1289                 if (page_increm > nr_pages)
1290                         page_increm = nr_pages;
1291
1292                 if (pages) {
1293                         struct page *subpage;
1294                         unsigned int j;
1295
1296                         /*
1297                          * This must be a large folio (and doesn't need to
1298                          * be the whole folio; it can be part of it), do
1299                          * the refcount work for all the subpages too.
1300                          *
1301                          * NOTE: here the page may not be the head page
1302                          * e.g. when start addr is not thp-size aligned.
1303                          * try_grab_folio() should have taken care of tail
1304                          * pages.
1305                          */
1306                         if (page_increm > 1) {
1307                                 struct folio *folio;
1308
1309                                 /*
1310                                  * Since we already hold refcount on the
1311                                  * large folio, this should never fail.
1312                                  */
1313                                 folio = try_grab_folio(page, page_increm - 1,
1314                                                        foll_flags);
1315                                 if (WARN_ON_ONCE(!folio)) {
1316                                         /*
1317                                          * Release the 1st page ref if the
1318                                          * folio is problematic, fail hard.
1319                                          */
1320                                         gup_put_folio(page_folio(page), 1,
1321                                                       foll_flags);
1322                                         ret = -EFAULT;
1323                                         goto out;
1324                                 }
1325                         }
1326
1327                         for (j = 0; j < page_increm; j++) {
1328                                 subpage = nth_page(page, j);
1329                                 pages[i + j] = subpage;
1330                                 flush_anon_page(vma, subpage, start + j * PAGE_SIZE);
1331                                 flush_dcache_page(subpage);
1332                         }
1333                 }
1334
1335                 i += page_increm;
1336                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
1337                 nr_pages -= page_increm;
1338         } while (nr_pages);
1339 out:
1340         if (ctx.pgmap)
1341                 put_dev_pagemap(ctx.pgmap);
1342         return i ? i : ret;
1343 }
1344
1345 static bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma,
1346                               unsigned int fault_flags)
1347 {
1348         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
1349         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
1350         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
1351
1352         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
1353                 return false;
1354
1355         /*
1356          * The architecture might have a hardware protection
1357          * mechanism other than read/write that can deny access.
1358          *
1359          * gup always represents data access, not instruction
1360          * fetches, so execute=false here:
1361          */
1362         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
1363                 return false;
1364
1365         return true;
1366 }
1367
1368 /**
1369  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
1370  * @mm:         mm_struct of target mm
1371  * @address:    user address
1372  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
1373  * @unlocked:   did we unlock the mmap_lock while retrying, maybe NULL if caller
1374  *              does not allow retry. If NULL, the caller must guarantee
1375  *              that fault_flags does not contain FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
1376  *
1377  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
1378  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
1379  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
1380  * trying again.
1381  *
1382  * Typically this is meant to be used by the futex code.
1383  *
1384  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
1385  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
1386  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
1387  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
1388  *
1389  * This is important for some architectures where those bits also gate the
1390  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
1391  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
1392  * succeed.
1393  *
1394  * This function will not return with an unlocked mmap_lock. So it has not the
1395  * same semantics wrt the @mm->mmap_lock as does filemap_fault().
1396  */
1397 int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1398                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1399                      bool *unlocked)
1400 {
1401         struct vm_area_struct *vma;
1402         vm_fault_t ret;
1403
1404         address = untagged_addr_remote(mm, address);
1405
1406         if (unlocked)
1407                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
1408
1409 retry:
1410         vma = gup_vma_lookup(mm, address);
1411         if (!vma)
1412                 return -EFAULT;
1413
1414         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
1415                 return -EFAULT;
1416
1417         if ((fault_flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) &&
1418             fatal_signal_pending(current))
1419                 return -EINTR;
1420
1421         ret = handle_mm_fault(vma, address, fault_flags, NULL);
1422
1423         if (ret & VM_FAULT_COMPLETED) {
1424                 /*
1425                  * NOTE: it's a pity that we need to retake the lock here
1426                  * to pair with the unlock() in the callers. Ideally we
1427                  * could tell the callers so they do not need to unlock.
1428                  */
1429                 mmap_read_lock(mm);
1430                 *unlocked = true;
1431                 return 0;
1432         }
1433
1434         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
1435                 int err = vm_fault_to_errno(ret, 0);
1436
1437                 if (err)
1438                         return err;
1439                 BUG();
1440         }
1441
1442         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
1443                 mmap_read_lock(mm);
1444                 *unlocked = true;
1445                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
1446                 goto retry;
1447         }
1448
1449         return 0;
1450 }
1451 EXPORT_SYMBOL_GPL(fixup_user_fault);
1452
1453 /*
1454  * GUP always responds to fatal signals.  When FOLL_INTERRUPTIBLE is
1455  * specified, it'll also respond to generic signals.  The caller of GUP
1456  * that has FOLL_INTERRUPTIBLE should take care of the GUP interruption.
1457  */
1458 static bool gup_signal_pending(unsigned int flags)
1459 {
1460         if (fatal_signal_pending(current))
1461                 return true;
1462
1463         if (!(flags & FOLL_INTERRUPTIBLE))
1464                 return false;
1465
1466         return signal_pending(current);
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Locking: (*locked == 1) means that the mmap_lock has already been acquired by
1471  * the caller. This function may drop the mmap_lock. If it does so, then it will
1472  * set (*locked = 0).
1473  *
1474  * (*locked == 0) means that the caller expects this function to acquire and
1475  * drop the mmap_lock. Therefore, the value of *locked will still be zero when
1476  * the function returns, even though it may have changed temporarily during
1477  * function execution.
1478  *
1479  * Please note that this function, unlike __get_user_pages(), will not return 0
1480  * for nr_pages > 0, unless FOLL_NOWAIT is used.
1481  */
1482 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm,
1483                                                 unsigned long start,
1484                                                 unsigned long nr_pages,
1485                                                 struct page **pages,
1486                                                 int *locked,
1487                                                 unsigned int flags)
1488 {
1489         long ret, pages_done;
1490         bool must_unlock = false;
1491
1492         if (!nr_pages)
1493                 return 0;
1494
1495         /*
1496          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1497          * lock must be released when this returns.
1498          */
1499         if (!*locked) {
1500                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1501                         return -EAGAIN;
1502                 must_unlock = true;
1503                 *locked = 1;
1504         }
1505         else
1506                 mmap_assert_locked(mm);
1507
1508         if (flags & FOLL_PIN)
1509                 mm_set_has_pinned_flag(&mm->flags);
1510
1511         /*
1512          * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive. Traditional behavior
1513          * is to set FOLL_GET if the caller wants pages[] filled in (but has
1514          * carelessly failed to specify FOLL_GET), so keep doing that, but only
1515          * for FOLL_GET, not for the newer FOLL_PIN.
1516          *
1517          * FOLL_PIN always expects pages to be non-null, but no need to assert
1518          * that here, as any failures will be obvious enough.
1519          */
1520         if (pages && !(flags & FOLL_PIN))
1521                 flags |= FOLL_GET;
1522
1523         pages_done = 0;
1524         for (;;) {
1525                 ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, flags, pages,
1526                                        locked);
1527                 if (!(flags & FOLL_UNLOCKABLE)) {
1528                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
1529                         pages_done = ret;
1530                         break;
1531                 }
1532
1533                 /* VM_FAULT_RETRY or VM_FAULT_COMPLETED cannot return errors */
1534                 if (!*locked) {
1535                         BUG_ON(ret < 0);
1536                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
1537                 }
1538
1539                 if (ret > 0) {
1540                         nr_pages -= ret;
1541                         pages_done += ret;
1542                         if (!nr_pages)
1543                                 break;
1544                 }
1545                 if (*locked) {
1546                         /*
1547                          * VM_FAULT_RETRY didn't trigger or it was a
1548                          * FOLL_NOWAIT.
1549                          */
1550                         if (!pages_done)
1551                                 pages_done = ret;
1552                         break;
1553                 }
1554                 /*
1555                  * VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset.
1556                  * For the prefault case (!pages) we only update counts.
1557                  */
1558                 if (likely(pages))
1559                         pages += ret;
1560                 start += ret << PAGE_SHIFT;
1561
1562                 /* The lock was temporarily dropped, so we must unlock later */
1563                 must_unlock = true;
1564
1565 retry:
1566                 /*
1567                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
1568                  * with both FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and
1569                  * FAULT_FLAG_TRIED.  Note that GUP can be interrupted
1570                  * by fatal signals of even common signals, depending on
1571                  * the caller's request. So we need to check it before we
1572                  * start trying again otherwise it can loop forever.
1573                  */
1574                 if (gup_signal_pending(flags)) {
1575                         if (!pages_done)
1576                                 pages_done = -EINTR;
1577                         break;
1578                 }
1579
1580                 ret = mmap_read_lock_killable(mm);
1581                 if (ret) {
1582                         BUG_ON(ret > 0);
1583                         if (!pages_done)
1584                                 pages_done = ret;
1585                         break;
1586                 }
1587
1588                 *locked = 1;
1589                 ret = __get_user_pages(mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
1590                                        pages, locked);
1591                 if (!*locked) {
1592                         /* Continue to retry until we succeeded */
1593                         BUG_ON(ret != 0);
1594                         goto retry;
1595                 }
1596                 if (ret != 1) {
1597                         BUG_ON(ret > 1);
1598                         if (!pages_done)
1599                                 pages_done = ret;
1600                         break;
1601                 }
1602                 nr_pages--;
1603                 pages_done++;
1604                 if (!nr_pages)
1605                         break;
1606                 if (likely(pages))
1607                         pages++;
1608                 start += PAGE_SIZE;
1609         }
1610         if (must_unlock && *locked) {
1611                 /*
1612                  * We either temporarily dropped the lock, or the caller
1613                  * requested that we both acquire and drop the lock. Either way,
1614                  * we must now unlock, and notify the caller of that state.
1615                  */
1616                 mmap_read_unlock(mm);
1617                 *locked = 0;
1618         }
1619
1620         /*
1621          * Failing to pin anything implies something has gone wrong (except when
1622          * FOLL_NOWAIT is specified).
1623          */
1624         if (WARN_ON_ONCE(pages_done == 0 && !(flags & FOLL_NOWAIT)))
1625                 return -EFAULT;
1626
1627         return pages_done;
1628 }
1629
1630 /**
1631  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
1632  * @vma:   target vma
1633  * @start: start address
1634  * @end:   end address
1635  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1636  *
1637  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
1638  *
1639  * Return either number of pages pinned in the vma, or a negative error
1640  * code on error.
1641  *
1642  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held.
1643  *
1644  * If @locked is NULL, it may be held for read or write and will
1645  * be unperturbed.
1646  *
1647  * If @locked is non-NULL, it must held for read only and may be
1648  * released.  If it's released, *@locked will be set to 0.
1649  */
1650 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1651                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked)
1652 {
1653         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1654         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1655         int local_locked = 1;
1656         int gup_flags;
1657         long ret;
1658
1659         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1660         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1661         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1662         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1663         mmap_assert_locked(mm);
1664
1665         /*
1666          * Rightly or wrongly, the VM_LOCKONFAULT case has never used
1667          * faultin_page() to break COW, so it has no work to do here.
1668          */
1669         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1670                 return nr_pages;
1671
1672         /* ... similarly, we've never faulted in PROT_NONE pages */
1673         if (!vma_is_accessible(vma))
1674                 return -EFAULT;
1675
1676         gup_flags = FOLL_TOUCH;
1677         /*
1678          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1679          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1680          * and we would not want to dirty them for nothing.
1681          *
1682          * Otherwise, do a read fault, and use FOLL_FORCE in case it's not
1683          * readable (ie write-only or executable).
1684          */
1685         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1686                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1687         else
1688                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1689
1690         if (locked)
1691                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
1692
1693         /*
1694          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1695          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1696          */
1697         ret = __get_user_pages(mm, start, nr_pages, gup_flags,
1698                                NULL, locked ? locked : &local_locked);
1699         lru_add_drain();
1700         return ret;
1701 }
1702
1703 /*
1704  * faultin_page_range() - populate (prefault) page tables inside the
1705  *                        given range readable/writable
1706  *
1707  * This takes care of mlocking the pages, too, if VM_LOCKED is set.
1708  *
1709  * @mm: the mm to populate page tables in
1710  * @start: start address
1711  * @end: end address
1712  * @write: whether to prefault readable or writable
1713  * @locked: whether the mmap_lock is still held
1714  *
1715  * Returns either number of processed pages in the MM, or a negative error
1716  * code on error (see __get_user_pages()). Note that this function reports
1717  * errors related to VMAs, such as incompatible mappings, as expected by
1718  * MADV_POPULATE_(READ|WRITE).
1719  *
1720  * The range must be page-aligned.
1721  *
1722  * mm->mmap_lock must be held. If it's released, *@locked will be set to 0.
1723  */
1724 long faultin_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1725                         unsigned long end, bool write, int *locked)
1726 {
1727         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1728         int gup_flags;
1729         long ret;
1730
1731         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(start));
1732         VM_BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(end));
1733         mmap_assert_locked(mm);
1734
1735         /*
1736          * FOLL_TOUCH: Mark page accessed and thereby young; will also mark
1737          *             the page dirty with FOLL_WRITE -- which doesn't make a
1738          *             difference with !FOLL_FORCE, because the page is writable
1739          *             in the page table.
1740          * FOLL_HWPOISON: Return -EHWPOISON instead of -EFAULT when we hit
1741          *                a poisoned page.
1742          * !FOLL_FORCE: Require proper access permissions.
1743          */
1744         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_HWPOISON | FOLL_UNLOCKABLE |
1745                     FOLL_MADV_POPULATE;
1746         if (write)
1747                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1748
1749         ret = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, NULL, locked,
1750                                       gup_flags);
1751         lru_add_drain();
1752         return ret;
1753 }
1754
1755 /*
1756  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1757  *
1758  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1759  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1760  * mmap_lock must not be held.
1761  */
1762 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1763 {
1764         struct mm_struct *mm = current->mm;
1765         unsigned long end, nstart, nend;
1766         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1767         int locked = 0;
1768         long ret = 0;
1769
1770         end = start + len;
1771
1772         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1773                 /*
1774                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1775                  * Find first corresponding VMA.
1776                  */
1777                 if (!locked) {
1778                         locked = 1;
1779                         mmap_read_lock(mm);
1780                         vma = find_vma_intersection(mm, nstart, end);
1781                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1782                         vma = find_vma_intersection(mm, vma->vm_end, end);
1783
1784                 if (!vma)
1785                         break;
1786                 /*
1787                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1788                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1789                  */
1790                 nend = min(end, vma->vm_end);
1791                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1792                         continue;
1793                 if (nstart < vma->vm_start)
1794                         nstart = vma->vm_start;
1795                 /*
1796                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1797                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1798                  * if the vma was already munlocked.
1799                  */
1800                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1801                 if (ret < 0) {
1802                         if (ignore_errors) {
1803                                 ret = 0;
1804                                 continue;       /* continue at next VMA */
1805                         }
1806                         break;
1807                 }
1808                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1809                 ret = 0;
1810         }
1811         if (locked)
1812                 mmap_read_unlock(mm);
1813         return ret;     /* 0 or negative error code */
1814 }
1815 #else /* CONFIG_MMU */
1816 static long __get_user_pages_locked(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1817                 unsigned long nr_pages, struct page **pages,
1818                 int *locked, unsigned int foll_flags)
1819 {
1820         struct vm_area_struct *vma;
1821         bool must_unlock = false;
1822         unsigned long vm_flags;
1823         long i;
1824
1825         if (!nr_pages)
1826                 return 0;
1827
1828         /*
1829          * The internal caller expects GUP to manage the lock internally and the
1830          * lock must be released when this returns.
1831          */
1832         if (!*locked) {
1833                 if (mmap_read_lock_killable(mm))
1834                         return -EAGAIN;
1835                 must_unlock = true;
1836                 *locked = 1;
1837         }
1838
1839         /* calculate required read or write permissions.
1840          * If FOLL_FORCE is set, we only require the "MAY" flags.
1841          */
1842         vm_flags  = (foll_flags & FOLL_WRITE) ?
1843                         (VM_WRITE | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_MAYREAD);
1844         vm_flags &= (foll_flags & FOLL_FORCE) ?
1845                         (VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE) : (VM_READ | VM_WRITE);
1846
1847         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1848                 vma = find_vma(mm, start);
1849                 if (!vma)
1850                         break;
1851
1852                 /* protect what we can, including chardevs */
1853                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)) ||
1854                     !(vm_flags & vma->vm_flags))
1855                         break;
1856
1857                 if (pages) {
1858                         pages[i] = virt_to_page((void *)start);
1859                         if (pages[i])
1860                                 get_page(pages[i]);
1861                 }
1862
1863                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1864         }
1865
1866         if (must_unlock && *locked) {
1867                 mmap_read_unlock(mm);
1868                 *locked = 0;
1869         }
1870
1871         return i ? : -EFAULT;
1872 }
1873 #endif /* !CONFIG_MMU */
1874
1875 /**
1876  * fault_in_writeable - fault in userspace address range for writing
1877  * @uaddr: start of address range
1878  * @size: size of address range
1879  *
1880  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1881  * copy_from_user()).
1882  */
1883 size_t fault_in_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1884 {
1885         char __user *start = uaddr, *end;
1886
1887         if (unlikely(size == 0))
1888                 return 0;
1889         if (!user_write_access_begin(uaddr, size))
1890                 return size;
1891         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
1892                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1893                 uaddr = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
1894         }
1895         end = (char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
1896         if (unlikely(end < start))
1897                 end = NULL;
1898         while (uaddr != end) {
1899                 unsafe_put_user(0, uaddr, out);
1900                 uaddr += PAGE_SIZE;
1901         }
1902
1903 out:
1904         user_write_access_end();
1905         if (size > uaddr - start)
1906                 return size - (uaddr - start);
1907         return 0;
1908 }
1909 EXPORT_SYMBOL(fault_in_writeable);
1910
1911 /**
1912  * fault_in_subpage_writeable - fault in an address range for writing
1913  * @uaddr: start of address range
1914  * @size: size of address range
1915  *
1916  * Fault in a user address range for writing while checking for permissions at
1917  * sub-page granularity (e.g. arm64 MTE). This function should be used when
1918  * the caller cannot guarantee forward progress of a copy_to_user() loop.
1919  *
1920  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1921  * copy_from_user()).
1922  */
1923 size_t fault_in_subpage_writeable(char __user *uaddr, size_t size)
1924 {
1925         size_t faulted_in;
1926
1927         /*
1928          * Attempt faulting in at page granularity first for page table
1929          * permission checking. The arch-specific probe_subpage_writeable()
1930          * functions may not check for this.
1931          */
1932         faulted_in = size - fault_in_writeable(uaddr, size);
1933         if (faulted_in)
1934                 faulted_in -= probe_subpage_writeable(uaddr, faulted_in);
1935
1936         return size - faulted_in;
1937 }
1938 EXPORT_SYMBOL(fault_in_subpage_writeable);
1939
1940 /*
1941  * fault_in_safe_writeable - fault in an address range for writing
1942  * @uaddr: start of address range
1943  * @size: length of address range
1944  *
1945  * Faults in an address range for writing.  This is primarily useful when we
1946  * already know that some or all of the pages in the address range aren't in
1947  * memory.
1948  *
1949  * Unlike fault_in_writeable(), this function is non-destructive.
1950  *
1951  * Note that we don't pin or otherwise hold the pages referenced that we fault
1952  * in.  There's no guarantee that they'll stay in memory for any duration of
1953  * time.
1954  *
1955  * Returns the number of bytes not faulted in, like copy_to_user() and
1956  * copy_from_user().
1957  */
1958 size_t fault_in_safe_writeable(const char __user *uaddr, size_t size)
1959 {
1960         unsigned long start = (unsigned long)uaddr, end;
1961         struct mm_struct *mm = current->mm;
1962         bool unlocked = false;
1963
1964         if (unlikely(size == 0))
1965                 return 0;
1966         end = PAGE_ALIGN(start + size);
1967         if (end < start)
1968                 end = 0;
1969
1970         mmap_read_lock(mm);
1971         do {
1972                 if (fixup_user_fault(mm, start, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
1973                         break;
1974                 start = (start + PAGE_SIZE) & PAGE_MASK;
1975         } while (start != end);
1976         mmap_read_unlock(mm);
1977
1978         if (size > (unsigned long)uaddr - start)
1979                 return size - ((unsigned long)uaddr - start);
1980         return 0;
1981 }
1982 EXPORT_SYMBOL(fault_in_safe_writeable);
1983
1984 /**
1985  * fault_in_readable - fault in userspace address range for reading
1986  * @uaddr: start of user address range
1987  * @size: size of user address range
1988  *
1989  * Returns the number of bytes not faulted in (like copy_to_user() and
1990  * copy_from_user()).
1991  */
1992 size_t fault_in_readable(const char __user *uaddr, size_t size)
1993 {
1994         const char __user *start = uaddr, *end;
1995         volatile char c;
1996
1997         if (unlikely(size == 0))
1998                 return 0;
1999         if (!user_read_access_begin(uaddr, size))
2000                 return size;
2001         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr)) {
2002                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2003                 uaddr = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)uaddr);
2004         }
2005         end = (const char __user *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start + size);
2006         if (unlikely(end < start))
2007                 end = NULL;
2008         while (uaddr != end) {
2009                 unsafe_get_user(c, uaddr, out);
2010                 uaddr += PAGE_SIZE;
2011         }
2012
2013 out:
2014         user_read_access_end();
2015         (void)c;
2016         if (size > uaddr - start)
2017                 return size - (uaddr - start);
2018         return 0;
2019 }
2020 EXPORT_SYMBOL(fault_in_readable);
2021
2022 /**
2023  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
2024  * @addr: user address
2025  *
2026  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
2027  * to be freed afterwards by put_page().
2028  *
2029  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
2030  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
2031  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
2032  * allowing a hole to be left in the corefile to save disk space.
2033  *
2034  * Called without mmap_lock (takes and releases the mmap_lock by itself).
2035  */
2036 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
2037 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
2038 {
2039         struct page *page;
2040         int locked = 0;
2041         int ret;
2042
2043         ret = __get_user_pages_locked(current->mm, addr, 1, &page, &locked,
2044                                       FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET);
2045         return (ret == 1) ? page : NULL;
2046 }
2047 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
2048
2049 #ifdef CONFIG_MIGRATION
2050 /*
2051  * Returns the number of collected pages. Return value is always >= 0.
2052  */
2053 static unsigned long collect_longterm_unpinnable_pages(
2054                                         struct list_head *movable_page_list,
2055                                         unsigned long nr_pages,
2056                                         struct page **pages)
2057 {
2058         unsigned long i, collected = 0;
2059         struct folio *prev_folio = NULL;
2060         bool drain_allow = true;
2061
2062         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2063                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2064
2065                 if (folio == prev_folio)
2066                         continue;
2067                 prev_folio = folio;
2068
2069                 if (folio_is_longterm_pinnable(folio))
2070                         continue;
2071
2072                 collected++;
2073
2074                 if (folio_is_device_coherent(folio))
2075                         continue;
2076
2077                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2078                         isolate_hugetlb(folio, movable_page_list);
2079                         continue;
2080                 }
2081
2082                 if (!folio_test_lru(folio) && drain_allow) {
2083                         lru_add_drain_all();
2084                         drain_allow = false;
2085                 }
2086
2087                 if (!folio_isolate_lru(folio))
2088                         continue;
2089
2090                 list_add_tail(&folio->lru, movable_page_list);
2091                 node_stat_mod_folio(folio,
2092                                     NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
2093                                     folio_nr_pages(folio));
2094         }
2095
2096         return collected;
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Unpins all pages and migrates device coherent pages and movable_page_list.
2101  * Returns -EAGAIN if all pages were successfully migrated or -errno for failure
2102  * (or partial success).
2103  */
2104 static int migrate_longterm_unpinnable_pages(
2105                                         struct list_head *movable_page_list,
2106                                         unsigned long nr_pages,
2107                                         struct page **pages)
2108 {
2109         int ret;
2110         unsigned long i;
2111
2112         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2113                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2114
2115                 if (folio_is_device_coherent(folio)) {
2116                         /*
2117                          * Migration will fail if the page is pinned, so convert
2118                          * the pin on the source page to a normal reference.
2119                          */
2120                         pages[i] = NULL;
2121                         folio_get(folio);
2122                         gup_put_folio(folio, 1, FOLL_PIN);
2123
2124                         if (migrate_device_coherent_page(&folio->page)) {
2125                                 ret = -EBUSY;
2126                                 goto err;
2127                         }
2128
2129                         continue;
2130                 }
2131
2132                 /*
2133                  * We can't migrate pages with unexpected references, so drop
2134                  * the reference obtained by __get_user_pages_locked().
2135                  * Migrating pages have been added to movable_page_list after
2136                  * calling folio_isolate_lru() which takes a reference so the
2137                  * page won't be freed if it's migrating.
2138                  */
2139                 unpin_user_page(pages[i]);
2140                 pages[i] = NULL;
2141         }
2142
2143         if (!list_empty(movable_page_list)) {
2144                 struct migration_target_control mtc = {
2145                         .nid = NUMA_NO_NODE,
2146                         .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_NOWARN,
2147                 };
2148
2149                 if (migrate_pages(movable_page_list, alloc_migration_target,
2150                                   NULL, (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC,
2151                                   MR_LONGTERM_PIN, NULL)) {
2152                         ret = -ENOMEM;
2153                         goto err;
2154                 }
2155         }
2156
2157         putback_movable_pages(movable_page_list);
2158
2159         return -EAGAIN;
2160
2161 err:
2162         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
2163                 if (pages[i])
2164                         unpin_user_page(pages[i]);
2165         putback_movable_pages(movable_page_list);
2166
2167         return ret;
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Check whether all pages are *allowed* to be pinned. Rather confusingly, all
2172  * pages in the range are required to be pinned via FOLL_PIN, before calling
2173  * this routine.
2174  *
2175  * If any pages in the range are not allowed to be pinned, then this routine
2176  * will migrate those pages away, unpin all the pages in the range and return
2177  * -EAGAIN. The caller should re-pin the entire range with FOLL_PIN and then
2178  * call this routine again.
2179  *
2180  * If an error other than -EAGAIN occurs, this indicates a migration failure.
2181  * The caller should give up, and propagate the error back up the call stack.
2182  *
2183  * If everything is OK and all pages in the range are allowed to be pinned, then
2184  * this routine leaves all pages pinned and returns zero for success.
2185  */
2186 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2187                                             struct page **pages)
2188 {
2189         unsigned long collected;
2190         LIST_HEAD(movable_page_list);
2191
2192         collected = collect_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list,
2193                                                 nr_pages, pages);
2194         if (!collected)
2195                 return 0;
2196
2197         return migrate_longterm_unpinnable_pages(&movable_page_list, nr_pages,
2198                                                 pages);
2199 }
2200 #else
2201 static long check_and_migrate_movable_pages(unsigned long nr_pages,
2202                                             struct page **pages)
2203 {
2204         return 0;
2205 }
2206 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
2207
2208 /*
2209  * __gup_longterm_locked() is a wrapper for __get_user_pages_locked which
2210  * allows us to process the FOLL_LONGTERM flag.
2211  */
2212 static long __gup_longterm_locked(struct mm_struct *mm,
2213                                   unsigned long start,
2214                                   unsigned long nr_pages,
2215                                   struct page **pages,
2216                                   int *locked,
2217                                   unsigned int gup_flags)
2218 {
2219         unsigned int flags;
2220         long rc, nr_pinned_pages;
2221
2222         if (!(gup_flags & FOLL_LONGTERM))
2223                 return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2224                                                locked, gup_flags);
2225
2226         flags = memalloc_pin_save();
2227         do {
2228                 nr_pinned_pages = __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages,
2229                                                           pages, locked,
2230                                                           gup_flags);
2231                 if (nr_pinned_pages <= 0) {
2232                         rc = nr_pinned_pages;
2233                         break;
2234                 }
2235
2236                 /* FOLL_LONGTERM implies FOLL_PIN */
2237                 rc = check_and_migrate_movable_pages(nr_pinned_pages, pages);
2238         } while (rc == -EAGAIN);
2239         memalloc_pin_restore(flags);
2240         return rc ? rc : nr_pinned_pages;
2241 }
2242
2243 /*
2244  * Check that the given flags are valid for the exported gup/pup interface, and
2245  * update them with the required flags that the caller must have set.
2246  */
2247 static bool is_valid_gup_args(struct page **pages, int *locked,
2248                               unsigned int *gup_flags_p, unsigned int to_set)
2249 {
2250         unsigned int gup_flags = *gup_flags_p;
2251
2252         /*
2253          * These flags not allowed to be specified externally to the gup
2254          * interfaces:
2255          * - FOLL_TOUCH/FOLL_PIN/FOLL_TRIED/FOLL_FAST_ONLY are internal only
2256          * - FOLL_REMOTE is internal only and used on follow_page()
2257          * - FOLL_UNLOCKABLE is internal only and used if locked is !NULL
2258          */
2259         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & INTERNAL_GUP_FLAGS))
2260                 return false;
2261
2262         gup_flags |= to_set;
2263         if (locked) {
2264                 /* At the external interface locked must be set */
2265                 if (WARN_ON_ONCE(*locked != 1))
2266                         return false;
2267
2268                 gup_flags |= FOLL_UNLOCKABLE;
2269         }
2270
2271         /* FOLL_GET and FOLL_PIN are mutually exclusive. */
2272         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_PIN | FOLL_GET)) ==
2273                          (FOLL_PIN | FOLL_GET)))
2274                 return false;
2275
2276         /* LONGTERM can only be specified when pinning */
2277         if (WARN_ON_ONCE(!(gup_flags & FOLL_PIN) && (gup_flags & FOLL_LONGTERM)))
2278                 return false;
2279
2280         /* Pages input must be given if using GET/PIN */
2281         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & (FOLL_GET | FOLL_PIN)) && !pages))
2282                 return false;
2283
2284         /* We want to allow the pgmap to be hot-unplugged at all times */
2285         if (WARN_ON_ONCE((gup_flags & FOLL_LONGTERM) &&
2286                          (gup_flags & FOLL_PCI_P2PDMA)))
2287                 return false;
2288
2289         *gup_flags_p = gup_flags;
2290         return true;
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_MMU
2294 /**
2295  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
2296  * @mm:         mm_struct of target mm
2297  * @start:      starting user address
2298  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2299  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2300  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2301  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2302  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2303  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
2304  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
2305  *              utilised. Lock must initially be held.
2306  *
2307  * Returns either number of pages pinned (which may be less than the
2308  * number requested), or an error. Details about the return value:
2309  *
2310  * -- If nr_pages is 0, returns 0.
2311  * -- If nr_pages is >0, but no pages were pinned, returns -errno.
2312  * -- If nr_pages is >0, and some pages were pinned, returns the number of
2313  *    pages pinned. Again, this may be less than nr_pages.
2314  *
2315  * The caller is responsible for releasing returned @pages, via put_page().
2316  *
2317  * Must be called with mmap_lock held for read or write.
2318  *
2319  * get_user_pages_remote walks a process's page tables and takes a reference
2320  * to each struct page that each user address corresponds to at a given
2321  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
2322  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
2323  *
2324  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
2325  * get_user_pages_remote returns, and there may even be a completely different
2326  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
2327  * and subsequently re-faulted). However it does guarantee that the page
2328  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
2329  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
2330  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
2331  * locks can't be held over the syscall boundary.
2332  *
2333  * If gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If the page
2334  * is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must
2335  * be called after the page is finished with, and before put_page is called.
2336  *
2337  * get_user_pages_remote is typically used for fewer-copy IO operations,
2338  * to get a handle on the memory by some means other than accesses
2339  * via the user virtual addresses. The pages may be submitted for
2340  * DMA to devices or accessed via their kernel linear mapping (via the
2341  * kmap APIs). Care should be taken to use the correct cache flushing APIs.
2342  *
2343  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
2344  *
2345  * get_user_pages_remote should be phased out in favor of
2346  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
2347  * should use get_user_pages_remote because it cannot pass
2348  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
2349  */
2350 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2351                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2352                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2353                 int *locked)
2354 {
2355         int local_locked = 1;
2356
2357         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
2358                                FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
2359                 return -EINVAL;
2360
2361         return __get_user_pages_locked(mm, start, nr_pages, pages,
2362                                        locked ? locked : &local_locked,
2363                                        gup_flags);
2364 }
2365 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
2366
2367 #else /* CONFIG_MMU */
2368 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2369                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2370                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2371                            int *locked)
2372 {
2373         return 0;
2374 }
2375 #endif /* !CONFIG_MMU */
2376
2377 /**
2378  * get_user_pages() - pin user pages in memory
2379  * @start:      starting user address
2380  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
2381  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
2382  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
2383  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
2384  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
2385  *
2386  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a less-flexible
2387  * calling convention where we assume that the mm being operated on belongs to
2388  * the current task, and doesn't allow passing of a locked parameter.  We also
2389  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
2390  */
2391 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2392                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
2393 {
2394         int locked = 1;
2395
2396         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_TOUCH))
2397                 return -EINVAL;
2398
2399         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2400                                        &locked, gup_flags);
2401 }
2402 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
2403
2404 /*
2405  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
2406  *
2407  *      mmap_read_lock(mm);
2408  *      get_user_pages(mm, ..., pages, NULL);
2409  *      mmap_read_unlock(mm);
2410  *
2411  *  with:
2412  *
2413  *      get_user_pages_unlocked(mm, ..., pages);
2414  *
2415  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
2416  * get_user_pages_fast should be used instead if specific gup_flags
2417  * (e.g. FOLL_FORCE) are not required.
2418  */
2419 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2420                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
2421 {
2422         int locked = 0;
2423
2424         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
2425                                FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
2426                 return -EINVAL;
2427
2428         return __get_user_pages_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
2429                                        &locked, gup_flags);
2430 }
2431 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
2432
2433 /*
2434  * Fast GUP
2435  *
2436  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
2437  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
2438  * protected from page table pages being freed from under it, and should
2439  * block any THP splits.
2440  *
2441  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
2442  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
2443  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
2444  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
2445  *
2446  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
2447  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
2448  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
2449  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
2450  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
2451  *
2452  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
2453  * are currently made:
2454  *
2455  *  *) Either MMU_GATHER_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table() is used to
2456  *  free pages containing page tables or TLB flushing requires IPI broadcast.
2457  *
2458  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
2459  *
2460  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
2461  *
2462  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
2463  *
2464  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
2465  */
2466 #ifdef CONFIG_HAVE_FAST_GUP
2467
2468 /*
2469  * Used in the GUP-fast path to determine whether a pin is permitted for a
2470  * specific folio.
2471  *
2472  * This call assumes the caller has pinned the folio, that the lowest page table
2473  * level still points to this folio, and that interrupts have been disabled.
2474  *
2475  * Writing to pinned file-backed dirty tracked folios is inherently problematic
2476  * (see comment describing the writable_file_mapping_allowed() function). We
2477  * therefore try to avoid the most egregious case of a long-term mapping doing
2478  * so.
2479  *
2480  * This function cannot be as thorough as that one as the VMA is not available
2481  * in the fast path, so instead we whitelist known good cases and if in doubt,
2482  * fall back to the slow path.
2483  */
2484 static bool folio_fast_pin_allowed(struct folio *folio, unsigned int flags)
2485 {
2486         struct address_space *mapping;
2487         unsigned long mapping_flags;
2488
2489         /*
2490          * If we aren't pinning then no problematic write can occur. A long term
2491          * pin is the most egregious case so this is the one we disallow.
2492          */
2493         if ((flags & (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE)) !=
2494             (FOLL_PIN | FOLL_LONGTERM | FOLL_WRITE))
2495                 return true;
2496
2497         /* The folio is pinned, so we can safely access folio fields. */
2498
2499         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2500                 return false;
2501
2502         /* hugetlb mappings do not require dirty-tracking. */
2503         if (folio_test_hugetlb(folio))
2504                 return true;
2505
2506         /*
2507          * GUP-fast disables IRQs. When IRQS are disabled, RCU grace periods
2508          * cannot proceed, which means no actions performed under RCU can
2509          * proceed either.
2510          *
2511          * inodes and thus their mappings are freed under RCU, which means the
2512          * mapping cannot be freed beneath us and thus we can safely dereference
2513          * it.
2514          */
2515         lockdep_assert_irqs_disabled();
2516
2517         /*
2518          * However, there may be operations which _alter_ the mapping, so ensure
2519          * we read it once and only once.
2520          */
2521         mapping = READ_ONCE(folio->mapping);
2522
2523         /*
2524          * The mapping may have been truncated, in any case we cannot determine
2525          * if this mapping is safe - fall back to slow path to determine how to
2526          * proceed.
2527          */
2528         if (!mapping)
2529                 return false;
2530
2531         /* Anonymous folios pose no problem. */
2532         mapping_flags = (unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS;
2533         if (mapping_flags)
2534                 return mapping_flags & PAGE_MAPPING_ANON;
2535
2536         /*
2537          * At this point, we know the mapping is non-null and points to an
2538          * address_space object. The only remaining whitelisted file system is
2539          * shmem.
2540          */
2541         return shmem_mapping(mapping);
2542 }
2543
2544 static void __maybe_unused undo_dev_pagemap(int *nr, int nr_start,
2545                                             unsigned int flags,
2546                                             struct page **pages)
2547 {
2548         while ((*nr) - nr_start) {
2549                 struct page *page = pages[--(*nr)];
2550
2551                 ClearPageReferenced(page);
2552                 if (flags & FOLL_PIN)
2553                         unpin_user_page(page);
2554                 else
2555                         put_page(page);
2556         }
2557 }
2558
2559 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2560 /*
2561  * Fast-gup relies on pte change detection to avoid concurrent pgtable
2562  * operations.
2563  *
2564  * To pin the page, fast-gup needs to do below in order:
2565  * (1) pin the page (by prefetching pte), then (2) check pte not changed.
2566  *
2567  * For the rest of pgtable operations where pgtable updates can be racy
2568  * with fast-gup, we need to do (1) clear pte, then (2) check whether page
2569  * is pinned.
2570  *
2571  * Above will work for all pte-level operations, including THP split.
2572  *
2573  * For THP collapse, it's a bit more complicated because fast-gup may be
2574  * walking a pgtable page that is being freed (pte is still valid but pmd
2575  * can be cleared already).  To avoid race in such condition, we need to
2576  * also check pmd here to make sure pmd doesn't change (corresponds to
2577  * pmdp_collapse_flush() in the THP collapse code path).
2578  */
2579 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2580                          unsigned long end, unsigned int flags,
2581                          struct page **pages, int *nr)
2582 {
2583         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2584         int nr_start = *nr, ret = 0;
2585         pte_t *ptep, *ptem;
2586
2587         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
2588         if (!ptep)
2589                 return 0;
2590         do {
2591                 pte_t pte = ptep_get_lockless(ptep);
2592                 struct page *page;
2593                 struct folio *folio;
2594
2595                 /*
2596                  * Always fallback to ordinary GUP on PROT_NONE-mapped pages:
2597                  * pte_access_permitted() better should reject these pages
2598                  * either way: otherwise, GUP-fast might succeed in
2599                  * cases where ordinary GUP would fail due to VMA access
2600                  * permissions.
2601                  */
2602                 if (pte_protnone(pte))
2603                         goto pte_unmap;
2604
2605                 if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2606                         goto pte_unmap;
2607
2608                 if (pte_devmap(pte)) {
2609                         if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2610                                 goto pte_unmap;
2611
2612                         pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), pgmap);
2613                         if (unlikely(!pgmap)) {
2614                                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2615                                 goto pte_unmap;
2616                         }
2617                 } else if (pte_special(pte))
2618                         goto pte_unmap;
2619
2620                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2621                 page = pte_page(pte);
2622
2623                 folio = try_grab_folio(page, 1, flags);
2624                 if (!folio)
2625                         goto pte_unmap;
2626
2627                 if (unlikely(folio_is_secretmem(folio))) {
2628                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2629                         goto pte_unmap;
2630                 }
2631
2632                 if (unlikely(pmd_val(pmd) != pmd_val(*pmdp)) ||
2633                     unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2634                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2635                         goto pte_unmap;
2636                 }
2637
2638                 if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2639                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2640                         goto pte_unmap;
2641                 }
2642
2643                 if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, page)) {
2644                         gup_put_folio(folio, 1, flags);
2645                         goto pte_unmap;
2646                 }
2647
2648                 /*
2649                  * We need to make the page accessible if and only if we are
2650                  * going to access its content (the FOLL_PIN case).  Please
2651                  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for
2652                  * details.
2653                  */
2654                 if (flags & FOLL_PIN) {
2655                         ret = arch_make_page_accessible(page);
2656                         if (ret) {
2657                                 gup_put_folio(folio, 1, flags);
2658                                 goto pte_unmap;
2659                         }
2660                 }
2661                 folio_set_referenced(folio);
2662                 pages[*nr] = page;
2663                 (*nr)++;
2664         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2665
2666         ret = 1;
2667
2668 pte_unmap:
2669         if (pgmap)
2670                 put_dev_pagemap(pgmap);
2671         pte_unmap(ptem);
2672         return ret;
2673 }
2674 #else
2675
2676 /*
2677  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
2678  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
2679  * to be special.
2680  *
2681  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
2682  * get_user_pages_fast_only implementation that can pin pages. Thus it's still
2683  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
2684  */
2685 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2686                          unsigned long end, unsigned int flags,
2687                          struct page **pages, int *nr)
2688 {
2689         return 0;
2690 }
2691 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL */
2692
2693 #if defined(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
2694 static int __gup_device_huge(unsigned long pfn, unsigned long addr,
2695                              unsigned long end, unsigned int flags,
2696                              struct page **pages, int *nr)
2697 {
2698         int nr_start = *nr;
2699         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
2700
2701         do {
2702                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2703
2704                 pgmap = get_dev_pagemap(pfn, pgmap);
2705                 if (unlikely(!pgmap)) {
2706                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2707                         break;
2708                 }
2709
2710                 if (!(flags & FOLL_PCI_P2PDMA) && is_pci_p2pdma_page(page)) {
2711                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2712                         break;
2713                 }
2714
2715                 SetPageReferenced(page);
2716                 pages[*nr] = page;
2717                 if (unlikely(try_grab_page(page, flags))) {
2718                         undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2719                         break;
2720                 }
2721                 (*nr)++;
2722                 pfn++;
2723         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2724
2725         put_dev_pagemap(pgmap);
2726         return addr == end;
2727 }
2728
2729 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2730                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2731                                  struct page **pages, int *nr)
2732 {
2733         unsigned long fault_pfn;
2734         int nr_start = *nr;
2735
2736         fault_pfn = pmd_pfn(orig) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2737         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2738                 return 0;
2739
2740         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2741                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2742                 return 0;
2743         }
2744         return 1;
2745 }
2746
2747 static int __gup_device_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2748                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2749                                  struct page **pages, int *nr)
2750 {
2751         unsigned long fault_pfn;
2752         int nr_start = *nr;
2753
2754         fault_pfn = pud_pfn(orig) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2755         if (!__gup_device_huge(fault_pfn, addr, end, flags, pages, nr))
2756                 return 0;
2757
2758         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2759                 undo_dev_pagemap(nr, nr_start, flags, pages);
2760                 return 0;
2761         }
2762         return 1;
2763 }
2764 #else
2765 static int __gup_device_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2766                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2767                                  struct page **pages, int *nr)
2768 {
2769         BUILD_BUG();
2770         return 0;
2771 }
2772
2773 static int __gup_device_huge_pud(pud_t pud, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2774                                  unsigned long end, unsigned int flags,
2775                                  struct page **pages, int *nr)
2776 {
2777         BUILD_BUG();
2778         return 0;
2779 }
2780 #endif
2781
2782 static int record_subpages(struct page *page, unsigned long addr,
2783                            unsigned long end, struct page **pages)
2784 {
2785         int nr;
2786
2787         for (nr = 0; addr != end; nr++, addr += PAGE_SIZE)
2788                 pages[nr] = nth_page(page, nr);
2789
2790         return nr;
2791 }
2792
2793 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
2794 static unsigned long hugepte_addr_end(unsigned long addr, unsigned long end,
2795                                       unsigned long sz)
2796 {
2797         unsigned long __boundary = (addr + sz) & ~(sz-1);
2798         return (__boundary - 1 < end - 1) ? __boundary : end;
2799 }
2800
2801 static int gup_hugepte(pte_t *ptep, unsigned long sz, unsigned long addr,
2802                        unsigned long end, unsigned int flags,
2803                        struct page **pages, int *nr)
2804 {
2805         unsigned long pte_end;
2806         struct page *page;
2807         struct folio *folio;
2808         pte_t pte;
2809         int refs;
2810
2811         pte_end = (addr + sz) & ~(sz-1);
2812         if (pte_end < end)
2813                 end = pte_end;
2814
2815         pte = huge_ptep_get(ptep);
2816
2817         if (!pte_access_permitted(pte, flags & FOLL_WRITE))
2818                 return 0;
2819
2820         /* hugepages are never "special" */
2821         VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
2822
2823         page = nth_page(pte_page(pte), (addr & (sz - 1)) >> PAGE_SHIFT);
2824         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2825
2826         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2827         if (!folio)
2828                 return 0;
2829
2830         if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(ptep_get(ptep)))) {
2831                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2832                 return 0;
2833         }
2834
2835         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2836                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2837                 return 0;
2838         }
2839
2840         if (!pte_write(pte) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2841                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2842                 return 0;
2843         }
2844
2845         *nr += refs;
2846         folio_set_referenced(folio);
2847         return 1;
2848 }
2849
2850 static int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2851                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2852                 struct page **pages, int *nr)
2853 {
2854         pte_t *ptep;
2855         unsigned long sz = 1UL << hugepd_shift(hugepd);
2856         unsigned long next;
2857
2858         ptep = hugepte_offset(hugepd, addr, pdshift);
2859         do {
2860                 next = hugepte_addr_end(addr, end, sz);
2861                 if (!gup_hugepte(ptep, sz, addr, end, flags, pages, nr))
2862                         return 0;
2863         } while (ptep++, addr = next, addr != end);
2864
2865         return 1;
2866 }
2867 #else
2868 static inline int gup_huge_pd(hugepd_t hugepd, unsigned long addr,
2869                 unsigned int pdshift, unsigned long end, unsigned int flags,
2870                 struct page **pages, int *nr)
2871 {
2872         return 0;
2873 }
2874 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD */
2875
2876 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
2877                         unsigned long end, unsigned int flags,
2878                         struct page **pages, int *nr)
2879 {
2880         struct page *page;
2881         struct folio *folio;
2882         int refs;
2883
2884         if (!pmd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2885                 return 0;
2886
2887         if (pmd_devmap(orig)) {
2888                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2889                         return 0;
2890                 return __gup_device_huge_pmd(orig, pmdp, addr, end, flags,
2891                                              pages, nr);
2892         }
2893
2894         page = nth_page(pmd_page(orig), (addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2895         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2896
2897         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2898         if (!folio)
2899                 return 0;
2900
2901         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
2902                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2903                 return 0;
2904         }
2905
2906         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2907                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2908                 return 0;
2909         }
2910         if (!pmd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2911                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2912                 return 0;
2913         }
2914
2915         *nr += refs;
2916         folio_set_referenced(folio);
2917         return 1;
2918 }
2919
2920 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
2921                         unsigned long end, unsigned int flags,
2922                         struct page **pages, int *nr)
2923 {
2924         struct page *page;
2925         struct folio *folio;
2926         int refs;
2927
2928         if (!pud_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2929                 return 0;
2930
2931         if (pud_devmap(orig)) {
2932                 if (unlikely(flags & FOLL_LONGTERM))
2933                         return 0;
2934                 return __gup_device_huge_pud(orig, pudp, addr, end, flags,
2935                                              pages, nr);
2936         }
2937
2938         page = nth_page(pud_page(orig), (addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2939         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2940
2941         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2942         if (!folio)
2943                 return 0;
2944
2945         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
2946                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2947                 return 0;
2948         }
2949
2950         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2951                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2952                 return 0;
2953         }
2954
2955         if (!pud_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2956                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2957                 return 0;
2958         }
2959
2960         *nr += refs;
2961         folio_set_referenced(folio);
2962         return 1;
2963 }
2964
2965 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
2966                         unsigned long end, unsigned int flags,
2967                         struct page **pages, int *nr)
2968 {
2969         int refs;
2970         struct page *page;
2971         struct folio *folio;
2972
2973         if (!pgd_access_permitted(orig, flags & FOLL_WRITE))
2974                 return 0;
2975
2976         BUILD_BUG_ON(pgd_devmap(orig));
2977
2978         page = nth_page(pgd_page(orig), (addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
2979         refs = record_subpages(page, addr, end, pages + *nr);
2980
2981         folio = try_grab_folio(page, refs, flags);
2982         if (!folio)
2983                 return 0;
2984
2985         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
2986                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2987                 return 0;
2988         }
2989
2990         if (!pgd_write(orig) && gup_must_unshare(NULL, flags, &folio->page)) {
2991                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2992                 return 0;
2993         }
2994
2995         if (!folio_fast_pin_allowed(folio, flags)) {
2996                 gup_put_folio(folio, refs, flags);
2997                 return 0;
2998         }
2999
3000         *nr += refs;
3001         folio_set_referenced(folio);
3002         return 1;
3003 }
3004
3005 static int gup_pmd_range(pud_t *pudp, pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
3006                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3007 {
3008         unsigned long next;
3009         pmd_t *pmdp;
3010
3011         pmdp = pmd_offset_lockless(pudp, pud, addr);
3012         do {
3013                 pmd_t pmd = pmdp_get_lockless(pmdp);
3014
3015                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3016                 if (!pmd_present(pmd))
3017                         return 0;
3018
3019                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd) ||
3020                              pmd_devmap(pmd))) {
3021                         /* See gup_pte_range() */
3022                         if (pmd_protnone(pmd))
3023                                 return 0;
3024
3025                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, flags,
3026                                 pages, nr))
3027                                 return 0;
3028
3029                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
3030                         /*
3031                          * architecture have different format for hugetlbfs
3032                          * pmd format and THP pmd format
3033                          */
3034                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
3035                                          PMD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3036                                 return 0;
3037                 } else if (!gup_pte_range(pmd, pmdp, addr, next, flags, pages, nr))
3038                         return 0;
3039         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
3040
3041         return 1;
3042 }
3043
3044 static int gup_pud_range(p4d_t *p4dp, p4d_t p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
3045                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3046 {
3047         unsigned long next;
3048         pud_t *pudp;
3049
3050         pudp = pud_offset_lockless(p4dp, p4d, addr);
3051         do {
3052                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
3053
3054                 next = pud_addr_end(addr, end);
3055                 if (unlikely(!pud_present(pud)))
3056                         return 0;
3057                 if (unlikely(pud_huge(pud) || pud_devmap(pud))) {
3058                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, flags,
3059                                           pages, nr))
3060                                 return 0;
3061                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
3062                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
3063                                          PUD_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3064                                 return 0;
3065                 } else if (!gup_pmd_range(pudp, pud, addr, next, flags, pages, nr))
3066                         return 0;
3067         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
3068
3069         return 1;
3070 }
3071
3072 static int gup_p4d_range(pgd_t *pgdp, pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
3073                          unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3074 {
3075         unsigned long next;
3076         p4d_t *p4dp;
3077
3078         p4dp = p4d_offset_lockless(pgdp, pgd, addr);
3079         do {
3080                 p4d_t p4d = READ_ONCE(*p4dp);
3081
3082                 next = p4d_addr_end(addr, end);
3083                 if (p4d_none(p4d))
3084                         return 0;
3085                 BUILD_BUG_ON(p4d_huge(p4d));
3086                 if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(p4d_val(p4d))))) {
3087                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(p4d_val(p4d)), addr,
3088                                          P4D_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3089                                 return 0;
3090                 } else if (!gup_pud_range(p4dp, p4d, addr, next, flags, pages, nr))
3091                         return 0;
3092         } while (p4dp++, addr = next, addr != end);
3093
3094         return 1;
3095 }
3096
3097 static void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3098                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3099 {
3100         unsigned long next;
3101         pgd_t *pgdp;
3102
3103         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
3104         do {
3105                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
3106
3107                 next = pgd_addr_end(addr, end);
3108                 if (pgd_none(pgd))
3109                         return;
3110                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
3111                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, flags,
3112                                           pages, nr))
3113                                 return;
3114                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
3115                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
3116                                          PGDIR_SHIFT, next, flags, pages, nr))
3117                                 return;
3118                 } else if (!gup_p4d_range(pgdp, pgd, addr, next, flags, pages, nr))
3119                         return;
3120         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
3121 }
3122 #else
3123 static inline void gup_pgd_range(unsigned long addr, unsigned long end,
3124                 unsigned int flags, struct page **pages, int *nr)
3125 {
3126 }
3127 #endif /* CONFIG_HAVE_FAST_GUP */
3128
3129 #ifndef gup_fast_permitted
3130 /*
3131  * Check if it's allowed to use get_user_pages_fast_only() for the range, or
3132  * we need to fall back to the slow version:
3133  */
3134 static bool gup_fast_permitted(unsigned long start, unsigned long end)
3135 {
3136         return true;
3137 }
3138 #endif
3139
3140 static unsigned long lockless_pages_from_mm(unsigned long start,
3141                                             unsigned long end,
3142                                             unsigned int gup_flags,
3143                                             struct page **pages)
3144 {
3145         unsigned long flags;
3146         int nr_pinned = 0;
3147         unsigned seq;
3148
3149         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP) ||
3150             !gup_fast_permitted(start, end))
3151                 return 0;
3152
3153         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3154                 seq = raw_read_seqcount(&current->mm->write_protect_seq);
3155                 if (seq & 1)
3156                         return 0;
3157         }
3158
3159         /*
3160          * Disable interrupts. The nested form is used, in order to allow full,
3161          * general purpose use of this routine.
3162          *
3163          * With interrupts disabled, we block page table pages from being freed
3164          * from under us. See struct mmu_table_batch comments in
3165          * include/asm-generic/tlb.h for more details.
3166          *
3167          * We do not adopt an rcu_read_lock() here as we also want to block IPIs
3168          * that come from THPs splitting.
3169          */
3170         local_irq_save(flags);
3171         gup_pgd_range(start, end, gup_flags, pages, &nr_pinned);
3172         local_irq_restore(flags);
3173
3174         /*
3175          * When pinning pages for DMA there could be a concurrent write protect
3176          * from fork() via copy_page_range(), in this case always fail fast GUP.
3177          */
3178         if (gup_flags & FOLL_PIN) {
3179                 if (read_seqcount_retry(&current->mm->write_protect_seq, seq)) {
3180                         unpin_user_pages_lockless(pages, nr_pinned);
3181                         return 0;
3182                 } else {
3183                         sanity_check_pinned_pages(pages, nr_pinned);
3184                 }
3185         }
3186         return nr_pinned;
3187 }
3188
3189 static int internal_get_user_pages_fast(unsigned long start,
3190                                         unsigned long nr_pages,
3191                                         unsigned int gup_flags,
3192                                         struct page **pages)
3193 {
3194         unsigned long len, end;
3195         unsigned long nr_pinned;
3196         int locked = 0;
3197         int ret;
3198
3199         if (WARN_ON_ONCE(gup_flags & ~(FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM |
3200                                        FOLL_FORCE | FOLL_PIN | FOLL_GET |
3201                                        FOLL_FAST_ONLY | FOLL_NOFAULT |
3202                                        FOLL_PCI_P2PDMA | FOLL_HONOR_NUMA_FAULT)))
3203                 return -EINVAL;
3204
3205         if (gup_flags & FOLL_PIN)
3206                 mm_set_has_pinned_flag(&current->mm->flags);
3207
3208         if (!(gup_flags & FOLL_FAST_ONLY))
3209                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
3210
3211         start = untagged_addr(start) & PAGE_MASK;
3212         len = nr_pages << PAGE_SHIFT;
3213         if (check_add_overflow(start, len, &end))
3214                 return -EOVERFLOW;
3215         if (end > TASK_SIZE_MAX)
3216                 return -EFAULT;
3217         if (unlikely(!access_ok((void __user *)start, len)))
3218                 return -EFAULT;
3219
3220         nr_pinned = lockless_pages_from_mm(start, end, gup_flags, pages);
3221         if (nr_pinned == nr_pages || gup_flags & FOLL_FAST_ONLY)
3222                 return nr_pinned;
3223
3224         /* Slow path: try to get the remaining pages with get_user_pages */
3225         start += nr_pinned << PAGE_SHIFT;
3226         pages += nr_pinned;
3227         ret = __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages - nr_pinned,
3228                                     pages, &locked,
3229                                     gup_flags | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE);
3230         if (ret < 0) {
3231                 /*
3232                  * The caller has to unpin the pages we already pinned so
3233                  * returning -errno is not an option
3234                  */
3235                 if (nr_pinned)
3236                         return nr_pinned;
3237                 return ret;
3238         }
3239         return ret + nr_pinned;
3240 }
3241
3242 /**
3243  * get_user_pages_fast_only() - pin user pages in memory
3244  * @start:      starting user address
3245  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3246  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3247  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3248  *              Should be at least nr_pages long.
3249  *
3250  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
3251  * the regular GUP.
3252  *
3253  * If the architecture does not support this function, simply return with no
3254  * pages pinned.
3255  *
3256  * Careful, careful! COW breaking can go either way, so a non-write
3257  * access can get ambiguous page results. If you call this function without
3258  * 'write' set, you'd better be sure that you're ok with that ambiguity.
3259  */
3260 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
3261                              unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3262 {
3263         /*
3264          * Internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set FOLL_GET,
3265          * because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount" request.
3266          *
3267          * FOLL_FAST_ONLY is required in order to match the API description of
3268          * this routine: no fall back to regular ("slow") GUP.
3269          */
3270         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3271                                FOLL_GET | FOLL_FAST_ONLY))
3272                 return -EINVAL;
3273
3274         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3275 }
3276 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast_only);
3277
3278 /**
3279  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
3280  * @start:      starting user address
3281  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3282  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3283  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3284  *              Should be at least nr_pages long.
3285  *
3286  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_lock.
3287  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
3288  * calling get_user_pages().
3289  *
3290  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number requested.
3291  * If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages were pinned, returns
3292  * -errno.
3293  */
3294 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3295                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3296 {
3297         /*
3298          * The caller may or may not have explicitly set FOLL_GET; either way is
3299          * OK. However, internally (within mm/gup.c), gup fast variants must set
3300          * FOLL_GET, because gup fast is always a "pin with a +1 page refcount"
3301          * request.
3302          */
3303         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_GET))
3304                 return -EINVAL;
3305         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3306 }
3307 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_user_pages_fast);
3308
3309 /**
3310  * pin_user_pages_fast() - pin user pages in memory without taking locks
3311  *
3312  * @start:      starting user address
3313  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3314  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
3315  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3316  *              Should be at least nr_pages long.
3317  *
3318  * Nearly the same as get_user_pages_fast(), except that FOLL_PIN is set. See
3319  * get_user_pages_fast() for documentation on the function arguments, because
3320  * the arguments here are identical.
3321  *
3322  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3323  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for further details.
3324  *
3325  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3326  * pins in it and unpin_user_page() will not remove pins from it.
3327  */
3328 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
3329                         unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3330 {
3331         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3332                 return -EINVAL;
3333         return internal_get_user_pages_fast(start, nr_pages, gup_flags, pages);
3334 }
3335 EXPORT_SYMBOL_GPL(pin_user_pages_fast);
3336
3337 /**
3338  * pin_user_pages_remote() - pin pages of a remote process
3339  *
3340  * @mm:         mm_struct of target mm
3341  * @start:      starting user address
3342  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3343  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3344  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3345  *              Should be at least nr_pages long.
3346  * @locked:     pointer to lock flag indicating whether lock is held and
3347  *              subsequently whether VM_FAULT_RETRY functionality can be
3348  *              utilised. Lock must initially be held.
3349  *
3350  * Nearly the same as get_user_pages_remote(), except that FOLL_PIN is set. See
3351  * get_user_pages_remote() for documentation on the function arguments, because
3352  * the arguments here are identical.
3353  *
3354  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3355  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3356  *
3357  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3358  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3359  */
3360 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
3361                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3362                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
3363                            int *locked)
3364 {
3365         int local_locked = 1;
3366
3367         if (!is_valid_gup_args(pages, locked, &gup_flags,
3368                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE))
3369                 return 0;
3370         return __gup_longterm_locked(mm, start, nr_pages, pages,
3371                                      locked ? locked : &local_locked,
3372                                      gup_flags);
3373 }
3374 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_remote);
3375
3376 /**
3377  * pin_user_pages() - pin user pages in memory for use by other devices
3378  *
3379  * @start:      starting user address
3380  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
3381  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
3382  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
3383  *              Should be at least nr_pages long.
3384  *
3385  * Nearly the same as get_user_pages(), except that FOLL_TOUCH is not set, and
3386  * FOLL_PIN is set.
3387  *
3388  * FOLL_PIN means that the pages must be released via unpin_user_page(). Please
3389  * see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for details.
3390  *
3391  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3392  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3393  */
3394 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3395                     unsigned int gup_flags, struct page **pages)
3396 {
3397         int locked = 1;
3398
3399         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags, FOLL_PIN))
3400                 return 0;
3401         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages,
3402                                      pages, &locked, gup_flags);
3403 }
3404 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages);
3405
3406 /*
3407  * pin_user_pages_unlocked() is the FOLL_PIN variant of
3408  * get_user_pages_unlocked(). Behavior is the same, except that this one sets
3409  * FOLL_PIN and rejects FOLL_GET.
3410  *
3411  * Note that if a zero_page is amongst the returned pages, it will not have
3412  * pins in it and unpin_user_page*() will not remove pins from it.
3413  */
3414 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
3415                              struct page **pages, unsigned int gup_flags)
3416 {
3417         int locked = 0;
3418
3419         if (!is_valid_gup_args(pages, NULL, &gup_flags,
3420                                FOLL_PIN | FOLL_TOUCH | FOLL_UNLOCKABLE))
3421                 return 0;
3422
3423         return __gup_longterm_locked(current->mm, start, nr_pages, pages,
3424                                      &locked, gup_flags);
3425 }
3426 EXPORT_SYMBOL(pin_user_pages_unlocked);