mm/gup.c

   1 #include <linux/kernel.h>
   2 #include <linux/errno.h>
   3 #include <linux/err.h>
   4 #include <linux/spinlock.h>
   5
   6 #include <linux/mm.h>
   7 #include <linux/memremap.h>
   8 #include <linux/pagemap.h>
   9 #include <linux/rmap.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/swapops.h>
  12
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/rwsem.h>
  15 #include <linux/hugetlb.h>
  16
  17 #include <asm/mmu_context.h>
  18 #include <asm/pgtable.h>
  19 #include <asm/tlbflush.h>
  20
  21 #include "internal.h"
  22
  23 static struct page *no_page_table(struct vm_area_struct *vma,
  24                 unsigned int flags)
  25 {
  26         /*
  27          * When core dumping an enormous anonymous area that nobody
  28          * has touched so far, we don't want to allocate unnecessary pages or
  29          * page tables.  Return error instead of NULL to skip handle_mm_fault,
  30          * then get_dump_page() will return NULL to leave a hole in the dump.
  31          * But we can only make this optimization where a hole would surely
  32          * be zero-filled if handle_mm_fault() actually did handle it.
  33          */
  34         if ((flags & FOLL_DUMP) && (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->fault))
  35                 return ERR_PTR(-EFAULT);
  36         return NULL;
  37 }
  38
  39 static int follow_pfn_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
  40                 pte_t *pte, unsigned int flags)
  41 {
  42         /* No page to get reference */
  43         if (flags & FOLL_GET)
  44                 return -EFAULT;
  45
  46         if (flags & FOLL_TOUCH) {
  47                 pte_t entry = *pte;
  48
  49                 if (flags & FOLL_WRITE)
  50                         entry = pte_mkdirty(entry);
  51                 entry = pte_mkyoung(entry);
  52
  53                 if (!pte_same(*pte, entry)) {
  54                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
  55                         update_mmu_cache(vma, address, pte);
  56                 }
  57         }
  58
  59         /* Proper page table entry exists, but no corresponding struct page */
  60         return -EEXIST;
  61 }
  62
  63 static struct page *follow_page_pte(struct vm_area_struct *vma,
  64                 unsigned long address, pmd_t *pmd, unsigned int flags)
  65 {
  66         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  67         struct dev_pagemap *pgmap = NULL;
  68         struct page *page;
  69         spinlock_t *ptl;
  70         pte_t *ptep, pte;
  71
  72 retry:
  73         if (unlikely(pmd_bad(*pmd)))
  74                 return no_page_table(vma, flags);
  75
  76         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
  77         pte = *ptep;
  78         if (!pte_present(pte)) {
  79                 swp_entry_t entry;
  80                 /*
  81                  * KSM's break_ksm() relies upon recognizing a ksm page
  82                  * even while it is being migrated, so for that case we
  83                  * need migration_entry_wait().
  84                  */
  85                 if (likely(!(flags & FOLL_MIGRATION)))
  86                         goto no_page;
  87                 if (pte_none(pte))
  88                         goto no_page;
  89                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
  90                 if (!is_migration_entry(entry))
  91                         goto no_page;
  92                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
  93                 migration_entry_wait(mm, pmd, address);
  94                 goto retry;
  95         }
  96         if ((flags & FOLL_NUMA) && pte_protnone(pte))
  97                 goto no_page;
  98         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte)) {
  99                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 100                 return NULL;
 101         }
 102
 103         page = vm_normal_page(vma, address, pte);
 104         if (!page && pte_devmap(pte) && (flags & FOLL_GET)) {
 105                 /*
 106                  * Only return device mapping pages in the FOLL_GET case since
 107                  * they are only valid while holding the pgmap reference.
 108                  */
 109                 pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte), NULL);
 110                 if (pgmap)
 111                         page = pte_page(pte);
 112                 else
 113                         goto no_page;
 114         } else if (unlikely(!page)) {
 115                 if (flags & FOLL_DUMP) {
 116                         /* Avoid special (like zero) pages in core dumps */
 117                         page = ERR_PTR(-EFAULT);
 118                         goto out;
 119                 }
 120
 121                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(pte))) {
 122                         page = pte_page(pte);
 123                 } else {
 124                         int ret;
 125
 126                         ret = follow_pfn_pte(vma, address, ptep, flags);
 127                         page = ERR_PTR(ret);
 128                         goto out;
 129                 }
 130         }
 131
 132         if (flags & FOLL_SPLIT && PageTransCompound(page)) {
 133                 int ret;
 134                 get_page(page);
 135                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 136                 lock_page(page);
 137                 ret = split_huge_page(page);
 138                 unlock_page(page);
 139                 put_page(page);
 140                 if (ret)
 141                         return ERR_PTR(ret);
 142                 goto retry;
 143         }
 144
 145         if (flags & FOLL_GET) {
 146                 get_page(page);
 147
 148                 /* drop the pgmap reference now that we hold the page */
 149                 if (pgmap) {
 150                         put_dev_pagemap(pgmap);
 151                         pgmap = NULL;
 152                 }
 153         }
 154         if (flags & FOLL_TOUCH) {
 155                 if ((flags & FOLL_WRITE) &&
 156                     !pte_dirty(pte) && !PageDirty(page))
 157                         set_page_dirty(page);
 158                 /*
 159                  * pte_mkyoung() would be more correct here, but atomic care
 160                  * is needed to avoid losing the dirty bit: it is easier to use
 161                  * mark_page_accessed().
 162                  */
 163                 mark_page_accessed(page);
 164         }
 165         if ((flags & FOLL_MLOCK) && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
 166                 /* Do not mlock pte-mapped THP */
 167                 if (PageTransCompound(page))
 168                         goto out;
 169
 170                 /*
 171                  * The preliminary mapping check is mainly to avoid the
 172                  * pointless overhead of lock_page on the ZERO_PAGE
 173                  * which might bounce very badly if there is contention.
 174                  *
 175                  * If the page is already locked, we don't need to
 176                  * handle it now - vmscan will handle it later if and
 177                  * when it attempts to reclaim the page.
 178                  */
 179                 if (page->mapping && trylock_page(page)) {
 180                         lru_add_drain();  /* push cached pages to LRU */
 181                         /*
 182                          * Because we lock page here, and migration is
 183                          * blocked by the pte's page reference, and we
 184                          * know the page is still mapped, we don't even
 185                          * need to check for file-cache page truncation.
 186                          */
 187                         mlock_vma_page(page);
 188                         unlock_page(page);
 189                 }
 190         }
 191 out:
 192         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 193         return page;
 194 no_page:
 195         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 196         if (!pte_none(pte))
 197                 return NULL;
 198         return no_page_table(vma, flags);
 199 }
 200
 201 /**
 202  * follow_page_mask - look up a page descriptor from a user-virtual address
 203  * @vma: vm_area_struct mapping @address
 204  * @address: virtual address to look up
 205  * @flags: flags modifying lookup behaviour
 206  * @page_mask: on output, *page_mask is set according to the size of the page
 207  *
 208  * @flags can have FOLL_ flags set, defined in <linux/mm.h>
 209  *
 210  * Returns the mapped (struct page *), %NULL if no mapping exists, or
 211  * an error pointer if there is a mapping to something not represented
 212  * by a page descriptor (see also vm_normal_page()).
 213  */
 214 struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
 215                               unsigned long address, unsigned int flags,
 216                               unsigned int *page_mask)
 217 {
 218         pgd_t *pgd;
 219         pud_t *pud;
 220         pmd_t *pmd;
 221         spinlock_t *ptl;
 222         struct page *page;
 223         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 224
 225         *page_mask = 0;
 226
 227         page = follow_huge_addr(mm, address, flags & FOLL_WRITE);
 228         if (!IS_ERR(page)) {
 229                 BUG_ON(flags & FOLL_GET);
 230                 return page;
 231         }
 232
 233         pgd = pgd_offset(mm, address);
 234         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
 235                 return no_page_table(vma, flags);
 236
 237         pud = pud_offset(pgd, address);
 238         if (pud_none(*pud))
 239                 return no_page_table(vma, flags);
 240         if (pud_huge(*pud) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
 241                 page = follow_huge_pud(mm, address, pud, flags);
 242                 if (page)
 243                         return page;
 244                 return no_page_table(vma, flags);
 245         }
 246         if (unlikely(pud_bad(*pud)))
 247                 return no_page_table(vma, flags);
 248
 249         pmd = pmd_offset(pud, address);
 250         if (pmd_none(*pmd))
 251                 return no_page_table(vma, flags);
 252         if (pmd_huge(*pmd) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB) {
 253                 page = follow_huge_pmd(mm, address, pmd, flags);
 254                 if (page)
 255                         return page;
 256                 return no_page_table(vma, flags);
 257         }
 258         if ((flags & FOLL_NUMA) && pmd_protnone(*pmd))
 259                 return no_page_table(vma, flags);
 260         if (pmd_devmap(*pmd)) {
 261                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 262                 page = follow_devmap_pmd(vma, address, pmd, flags);
 263                 spin_unlock(ptl);
 264                 if (page)
 265                         return page;
 266         }
 267         if (likely(!pmd_trans_huge(*pmd)))
 268                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags);
 269
 270         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 271         if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
 272                 spin_unlock(ptl);
 273                 return follow_page_pte(vma, address, pmd, flags);
 274         }
 275         if (flags & FOLL_SPLIT) {
 276                 int ret;
 277                 page = pmd_page(*pmd);
 278                 if (is_huge_zero_page(page)) {
 279                         spin_unlock(ptl);
 280                         ret = 0;
 281                         split_huge_pmd(vma, pmd, address);
 282                 } else {
 283                         get_page(page);
 284                         spin_unlock(ptl);
 285                         lock_page(page);
 286                         ret = split_huge_page(page);
 287                         unlock_page(page);
 288                         put_page(page);
 289                 }
 290
 291                 return ret ? ERR_PTR(ret) :
 292                         follow_page_pte(vma, address, pmd, flags);
 293         }
 294
 295         page = follow_trans_huge_pmd(vma, address, pmd, flags);
 296         spin_unlock(ptl);
 297         *page_mask = HPAGE_PMD_NR - 1;
 298         return page;
 299 }
 300
 301 static int get_gate_page(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
 302                 unsigned int gup_flags, struct vm_area_struct **vma,
 303                 struct page **page)
 304 {
 305         pgd_t *pgd;
 306         pud_t *pud;
 307         pmd_t *pmd;
 308         pte_t *pte;
 309         int ret = -EFAULT;
 310
 311         /* user gate pages are read-only */
 312         if (gup_flags & FOLL_WRITE)
 313                 return -EFAULT;
 314         if (address > TASK_SIZE)
 315                 pgd = pgd_offset_k(address);
 316         else
 317                 pgd = pgd_offset_gate(mm, address);
 318         BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 319         pud = pud_offset(pgd, address);
 320         BUG_ON(pud_none(*pud));
 321         pmd = pmd_offset(pud, address);
 322         if (pmd_none(*pmd))
 323                 return -EFAULT;
 324         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
 325         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 326         if (pte_none(*pte))
 327                 goto unmap;
 328         *vma = get_gate_vma(mm);
 329         if (!page)
 330                 goto out;
 331         *page = vm_normal_page(*vma, address, *pte);
 332         if (!*page) {
 333                 if ((gup_flags & FOLL_DUMP) || !is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
 334                         goto unmap;
 335                 *page = pte_page(*pte);
 336         }
 337         get_page(*page);
 338 out:
 339         ret = 0;
 340 unmap:
 341         pte_unmap(pte);
 342         return ret;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * mmap_sem must be held on entry.  If @nonblocking != NULL and
 347  * *@flags does not include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem may be released.
 348  * If it is, *@nonblocking will be set to 0 and -EBUSY returned.
 349  */
 350 static int faultin_page(struct task_struct *tsk, struct vm_area_struct *vma,
 351                 unsigned long address, unsigned int *flags, int *nonblocking)
 352 {
 353         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 354         unsigned int fault_flags = 0;
 355         int ret;
 356
 357         /* mlock all present pages, but do not fault in new pages */
 358         if ((*flags & (FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK)) == FOLL_MLOCK)
 359                 return -ENOENT;
 360         /* For mm_populate(), just skip the stack guard page. */
 361         if ((*flags & FOLL_POPULATE) &&
 362                         (stack_guard_page_start(vma, address) ||
 363                          stack_guard_page_end(vma, address + PAGE_SIZE)))
 364                 return -ENOENT;
 365         if (*flags & FOLL_WRITE)
 366                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 367         if (*flags & FOLL_REMOTE)
 368                 fault_flags |= FAULT_FLAG_REMOTE;
 369         if (nonblocking)
 370                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 371         if (*flags & FOLL_NOWAIT)
 372                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 373         if (*flags & FOLL_TRIED) {
 374                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
 375                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 376         }
 377
 378         ret = handle_mm_fault(mm, vma, address, fault_flags);
 379         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
 380                 if (ret & VM_FAULT_OOM)
 381                         return -ENOMEM;
 382                 if (ret & (VM_FAULT_HWPOISON | VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 383                         return *flags & FOLL_HWPOISON ? -EHWPOISON : -EFAULT;
 384                 if (ret & (VM_FAULT_SIGBUS | VM_FAULT_SIGSEGV))
 385                         return -EFAULT;
 386                 BUG();
 387         }
 388
 389         if (tsk) {
 390                 if (ret & VM_FAULT_MAJOR)
 391                         tsk->maj_flt++;
 392                 else
 393                         tsk->min_flt++;
 394         }
 395
 396         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
 397                 if (nonblocking)
 398                         *nonblocking = 0;
 399                 return -EBUSY;
 400         }
 401
 402         /*
 403          * The VM_FAULT_WRITE bit tells us that do_wp_page has broken COW when
 404          * necessary, even if maybe_mkwrite decided not to set pte_write. We
 405          * can thus safely do subsequent page lookups as if they were reads.
 406          * But only do so when looping for pte_write is futile: in some cases
 407          * userspace may also be wanting to write to the gotten user page,
 408          * which a read fault here might prevent (a readonly page might get
 409          * reCOWed by userspace write).
 410          */
 411         if ((ret & VM_FAULT_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 412                 *flags &= ~FOLL_WRITE;
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 static int check_vma_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long gup_flags)
 417 {
 418         vm_flags_t vm_flags = vma->vm_flags;
 419         int write = (gup_flags & FOLL_WRITE);
 420         int foreign = (gup_flags & FOLL_REMOTE);
 421
 422         if (vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
 423                 return -EFAULT;
 424
 425         if (write) {
 426                 if (!(vm_flags & VM_WRITE)) {
 427                         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
 428                                 return -EFAULT;
 429                         /*
 430                          * We used to let the write,force case do COW in a
 431                          * VM_MAYWRITE VM_SHARED !VM_WRITE vma, so ptrace could
 432                          * set a breakpoint in a read-only mapping of an
 433                          * executable, without corrupting the file (yet only
 434                          * when that file had been opened for writing!).
 435                          * Anon pages in shared mappings are surprising: now
 436                          * just reject it.
 437                          */
 438                         if (!is_cow_mapping(vm_flags))
 439                                 return -EFAULT;
 440                 }
 441         } else if (!(vm_flags & VM_READ)) {
 442                 if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
 443                         return -EFAULT;
 444                 /*
 445                  * Is there actually any vma we can reach here which does not
 446                  * have VM_MAYREAD set?
 447                  */
 448                 if (!(vm_flags & VM_MAYREAD))
 449                         return -EFAULT;
 450         }
 451         /*
 452          * gups are always data accesses, not instruction
 453          * fetches, so execute=false here
 454          */
 455         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
 456                 return -EFAULT;
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 /**
 461  * __get_user_pages() - pin user pages in memory
 462  * @tsk:        task_struct of target task
 463  * @mm:         mm_struct of target mm
 464  * @start:      starting user address
 465  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
 466  * @gup_flags:  flags modifying pin behaviour
 467  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 468  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
 469  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
 470  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
 471  *              Or NULL if the caller does not require them.
 472  * @nonblocking: whether waiting for disk IO or mmap_sem contention
 473  *
 474  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 475  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 476  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 477  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
 478  * remain valid while mmap_sem is held.
 479  *
 480  * Must be called with mmap_sem held.  It may be released.  See below.
 481  *
 482  * __get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
 483  * each struct page that each user address corresponds to at a given
 484  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
 485  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
 486  *
 487  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
 488  * __get_user_pages returns, and there may even be a completely different
 489  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
 490  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
 491  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
 492  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
 493  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
 494  * locks can't be held over the syscall boundary.
 495  *
 496  * If @gup_flags & FOLL_WRITE == 0, the page must not be written to. If
 497  * the page is written to, set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as
 498  * appropriate) must be called after the page is finished with, and
 499  * before put_page is called.
 500  *
 501  * If @nonblocking != NULL, __get_user_pages will not wait for disk IO
 502  * or mmap_sem contention, and if waiting is needed to pin all pages,
 503  * *@nonblocking will be set to 0.  Further, if @gup_flags does not
 504  * include FOLL_NOWAIT, the mmap_sem will be released via up_read() in
 505  * this case.
 506  *
 507  * A caller using such a combination of @nonblocking and @gup_flags
 508  * must therefore hold the mmap_sem for reading only, and recognize
 509  * when it's been released.  Otherwise, it must be held for either
 510  * reading or writing and will not be released.
 511  *
 512  * In most cases, get_user_pages or get_user_pages_fast should be used
 513  * instead of __get_user_pages. __get_user_pages should be used only if
 514  * you need some special @gup_flags.
 515  */
 516 long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
 517                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 518                 unsigned int gup_flags, struct page **pages,
 519                 struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking)
 520 {
 521         long i = 0;
 522         unsigned int page_mask;
 523         struct vm_area_struct *vma = NULL;
 524
 525         if (!nr_pages)
 526                 return 0;
 527
 528         VM_BUG_ON(!!pages != !!(gup_flags & FOLL_GET));
 529
 530         /*
 531          * If FOLL_FORCE is set then do not force a full fault as the hinting
 532          * fault information is unrelated to the reference behaviour of a task
 533          * using the address space
 534          */
 535         if (!(gup_flags & FOLL_FORCE))
 536                 gup_flags |= FOLL_NUMA;
 537
 538         do {
 539                 struct page *page;
 540                 unsigned int foll_flags = gup_flags;
 541                 unsigned int page_increm;
 542
 543                 /* first iteration or cross vma bound */
 544                 if (!vma || start >= vma->vm_end) {
 545                         vma = find_extend_vma(mm, start);
 546                         if (!vma && in_gate_area(mm, start)) {
 547                                 int ret;
 548                                 ret = get_gate_page(mm, start & PAGE_MASK,
 549                                                 gup_flags, &vma,
 550                                                 pages ? &pages[i] : NULL);
 551                                 if (ret)
 552                                         return i ? : ret;
 553                                 page_mask = 0;
 554                                 goto next_page;
 555                         }
 556
 557                         if (!vma || check_vma_flags(vma, gup_flags))
 558                                 return i ? : -EFAULT;
 559                         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
 560                                 i = follow_hugetlb_page(mm, vma, pages, vmas,
 561                                                 &start, &nr_pages, i,
 562                                                 gup_flags);
 563                                 continue;
 564                         }
 565                 }
 566 retry:
 567                 /*
 568                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
 569                  * potentially allocating memory.
 570                  */
 571                 if (unlikely(fatal_signal_pending(current)))
 572                         return i ? i : -ERESTARTSYS;
 573                 cond_resched();
 574                 page = follow_page_mask(vma, start, foll_flags, &page_mask);
 575                 if (!page) {
 576                         int ret;
 577                         ret = faultin_page(tsk, vma, start, &foll_flags,
 578                                         nonblocking);
 579                         switch (ret) {
 580                         case 0:
 581                                 goto retry;
 582                         case -EFAULT:
 583                         case -ENOMEM:
 584                         case -EHWPOISON:
 585                                 return i ? i : ret;
 586                         case -EBUSY:
 587                                 return i;
 588                         case -ENOENT:
 589                                 goto next_page;
 590                         }
 591                         BUG();
 592                 } else if (PTR_ERR(page) == -EEXIST) {
 593                         /*
 594                          * Proper page table entry exists, but no corresponding
 595                          * struct page.
 596                          */
 597                         goto next_page;
 598                 } else if (IS_ERR(page)) {
 599                         return i ? i : PTR_ERR(page);
 600                 }
 601                 if (pages) {
 602                         pages[i] = page;
 603                         flush_anon_page(vma, page, start);
 604                         flush_dcache_page(page);
 605                         page_mask = 0;
 606                 }
 607 next_page:
 608                 if (vmas) {
 609                         vmas[i] = vma;
 610                         page_mask = 0;
 611                 }
 612                 page_increm = 1 + (~(start >> PAGE_SHIFT) & page_mask);
 613                 if (page_increm > nr_pages)
 614                         page_increm = nr_pages;
 615                 i += page_increm;
 616                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
 617                 nr_pages -= page_increm;
 618         } while (nr_pages);
 619         return i;
 620 }
 621 EXPORT_SYMBOL(__get_user_pages);
 622
 623 bool vma_permits_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned int fault_flags)
 624 {
 625         bool write   = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE);
 626         bool foreign = !!(fault_flags & FAULT_FLAG_REMOTE);
 627         vm_flags_t vm_flags = write ? VM_WRITE : VM_READ;
 628
 629         if (!(vm_flags & vma->vm_flags))
 630                 return false;
 631
 632         /*
 633          * The architecture might have a hardware protection
 634          * mechanism other than read/write that can deny access.
 635          *
 636          * gup always represents data access, not instruction
 637          * fetches, so execute=false here:
 638          */
 639         if (!arch_vma_access_permitted(vma, write, false, foreign))
 640                 return false;
 641
 642         return true;
 643 }
 644
 645 /*
 646  * fixup_user_fault() - manually resolve a user page fault
 647  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
 648  *              NULL if faults are not to be recorded.
 649  * @mm:         mm_struct of target mm
 650  * @address:    user address
 651  * @fault_flags:flags to pass down to handle_mm_fault()
 652  * @unlocked:   did we unlock the mmap_sem while retrying, maybe NULL if caller
 653  *              does not allow retry
 654  *
 655  * This is meant to be called in the specific scenario where for locking reasons
 656  * we try to access user memory in atomic context (within a pagefault_disable()
 657  * section), this returns -EFAULT, and we want to resolve the user fault before
 658  * trying again.
 659  *
 660  * Typically this is meant to be used by the futex code.
 661  *
 662  * The main difference with get_user_pages() is that this function will
 663  * unconditionally call handle_mm_fault() which will in turn perform all the
 664  * necessary SW fixup of the dirty and young bits in the PTE, while
 665  * get_user_pages() only guarantees to update these in the struct page.
 666  *
 667  * This is important for some architectures where those bits also gate the
 668  * access permission to the page because they are maintained in software.  On
 669  * such architectures, gup() will not be enough to make a subsequent access
 670  * succeed.
 671  *
 672  * This function will not return with an unlocked mmap_sem. So it has not the
 673  * same semantics wrt the @mm->mmap_sem as does filemap_fault().
 674  */
 675 int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
 676                      unsigned long address, unsigned int fault_flags,
 677                      bool *unlocked)
 678 {
 679         struct vm_area_struct *vma;
 680         int ret, major = 0;
 681
 682         if (unlocked)
 683                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 684
 685 retry:
 686         vma = find_extend_vma(mm, address);
 687         if (!vma || address < vma->vm_start)
 688                 return -EFAULT;
 689
 690         if (!vma_permits_fault(vma, fault_flags))
 691                 return -EFAULT;
 692
 693         ret = handle_mm_fault(mm, vma, address, fault_flags);
 694         major |= ret & VM_FAULT_MAJOR;
 695         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
 696                 if (ret & VM_FAULT_OOM)
 697                         return -ENOMEM;
 698                 if (ret & (VM_FAULT_HWPOISON | VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 699                         return -EHWPOISON;
 700                 if (ret & (VM_FAULT_SIGBUS | VM_FAULT_SIGSEGV))
 701                         return -EFAULT;
 702                 BUG();
 703         }
 704
 705         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
 706                 down_read(&mm->mmap_sem);
 707                 if (!(fault_flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
 708                         *unlocked = true;
 709                         fault_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 710                         fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 711                         goto retry;
 712                 }
 713         }
 714
 715         if (tsk) {
 716                 if (major)
 717                         tsk->maj_flt++;
 718                 else
 719                         tsk->min_flt++;
 720         }
 721         return 0;
 722 }
 723
 724 static __always_inline long __get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk,
 725                                                 struct mm_struct *mm,
 726                                                 unsigned long start,
 727                                                 unsigned long nr_pages,
 728                                                 int write, int force,
 729                                                 struct page **pages,
 730                                                 struct vm_area_struct **vmas,
 731                                                 int *locked, bool notify_drop,
 732                                                 unsigned int flags)
 733 {
 734         long ret, pages_done;
 735         bool lock_dropped;
 736
 737         if (locked) {
 738                 /* if VM_FAULT_RETRY can be returned, vmas become invalid */
 739                 BUG_ON(vmas);
 740                 /* check caller initialized locked */
 741                 BUG_ON(*locked != 1);
 742         }
 743
 744         if (pages)
 745                 flags |= FOLL_GET;
 746         if (write)
 747                 flags |= FOLL_WRITE;
 748         if (force)
 749                 flags |= FOLL_FORCE;
 750
 751         pages_done = 0;
 752         lock_dropped = false;
 753         for (;;) {
 754                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, nr_pages, flags, pages,
 755                                        vmas, locked);
 756                 if (!locked)
 757                         /* VM_FAULT_RETRY couldn't trigger, bypass */
 758                         return ret;
 759
 760                 /* VM_FAULT_RETRY cannot return errors */
 761                 if (!*locked) {
 762                         BUG_ON(ret < 0);
 763                         BUG_ON(ret >= nr_pages);
 764                 }
 765
 766                 if (!pages)
 767                         /* If it's a prefault don't insist harder */
 768                         return ret;
 769
 770                 if (ret > 0) {
 771                         nr_pages -= ret;
 772                         pages_done += ret;
 773                         if (!nr_pages)
 774                                 break;
 775                 }
 776                 if (*locked) {
 777                         /* VM_FAULT_RETRY didn't trigger */
 778                         if (!pages_done)
 779                                 pages_done = ret;
 780                         break;
 781                 }
 782                 /* VM_FAULT_RETRY triggered, so seek to the faulting offset */
 783                 pages += ret;
 784                 start += ret << PAGE_SHIFT;
 785
 786                 /*
 787                  * Repeat on the address that fired VM_FAULT_RETRY
 788                  * without FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY but with
 789                  * FAULT_FLAG_TRIED.
 790                  */
 791                 *locked = 1;
 792                 lock_dropped = true;
 793                 down_read(&mm->mmap_sem);
 794                 ret = __get_user_pages(tsk, mm, start, 1, flags | FOLL_TRIED,
 795                                        pages, NULL, NULL);
 796                 if (ret != 1) {
 797                         BUG_ON(ret > 1);
 798                         if (!pages_done)
 799                                 pages_done = ret;
 800                         break;
 801                 }
 802                 nr_pages--;
 803                 pages_done++;
 804                 if (!nr_pages)
 805                         break;
 806                 pages++;
 807                 start += PAGE_SIZE;
 808         }
 809         if (notify_drop && lock_dropped && *locked) {
 810                 /*
 811                  * We must let the caller know we temporarily dropped the lock
 812                  * and so the critical section protected by it was lost.
 813                  */
 814                 up_read(&mm->mmap_sem);
 815                 *locked = 0;
 816         }
 817         return pages_done;
 818 }
 819
 820 /*
 821  * We can leverage the VM_FAULT_RETRY functionality in the page fault
 822  * paths better by using either get_user_pages_locked() or
 823  * get_user_pages_unlocked().
 824  *
 825  * get_user_pages_locked() is suitable to replace the form:
 826  *
 827  *      down_read(&mm->mmap_sem);
 828  *      do_something()
 829  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
 830  *      up_read(&mm->mmap_sem);
 831  *
 832  *  to:
 833  *
 834  *      int locked = 1;
 835  *      down_read(&mm->mmap_sem);
 836  *      do_something()
 837  *      get_user_pages_locked(tsk, mm, ..., pages, &locked);
 838  *      if (locked)
 839  *          up_read(&mm->mmap_sem);
 840  */
 841 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 842                            int write, int force, struct page **pages,
 843                            int *locked)
 844 {
 845         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
 846                                        write, force, pages, NULL, locked, true,
 847                                        FOLL_TOUCH);
 848 }
 849 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_locked);
 850
 851 /*
 852  * Same as get_user_pages_unlocked(...., FOLL_TOUCH) but it allows to
 853  * pass additional gup_flags as last parameter (like FOLL_HWPOISON).
 854  *
 855  * NOTE: here FOLL_TOUCH is not set implicitly and must be set by the
 856  * caller if required (just like with __get_user_pages). "FOLL_GET",
 857  * "FOLL_WRITE" and "FOLL_FORCE" are set implicitly as needed
 858  * according to the parameters "pages", "write", "force"
 859  * respectively.
 860  */
 861 __always_inline long __get_user_pages_unlocked(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
 862                                                unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 863                                                int write, int force, struct page **pages,
 864                                                unsigned int gup_flags)
 865 {
 866         long ret;
 867         int locked = 1;
 868         down_read(&mm->mmap_sem);
 869         ret = __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, write, force,
 870                                       pages, NULL, &locked, false, gup_flags);
 871         if (locked)
 872                 up_read(&mm->mmap_sem);
 873         return ret;
 874 }
 875 EXPORT_SYMBOL(__get_user_pages_unlocked);
 876
 877 /*
 878  * get_user_pages_unlocked() is suitable to replace the form:
 879  *
 880  *      down_read(&mm->mmap_sem);
 881  *      get_user_pages(tsk, mm, ..., pages, NULL);
 882  *      up_read(&mm->mmap_sem);
 883  *
 884  *  with:
 885  *
 886  *      get_user_pages_unlocked(tsk, mm, ..., pages);
 887  *
 888  * It is functionally equivalent to get_user_pages_fast so
 889  * get_user_pages_fast should be used instead, if the two parameters
 890  * "tsk" and "mm" are respectively equal to current and current->mm,
 891  * or if "force" shall be set to 1 (get_user_pages_fast misses the
 892  * "force" parameter).
 893  */
 894 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 895                              int write, int force, struct page **pages)
 896 {
 897         return __get_user_pages_unlocked(current, current->mm, start, nr_pages,
 898                                          write, force, pages, FOLL_TOUCH);
 899 }
 900 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_unlocked);
 901
 902 /*
 903  * get_user_pages_remote() - pin user pages in memory
 904  * @tsk:        the task_struct to use for page fault accounting, or
 905  *              NULL if faults are not to be recorded.
 906  * @mm:         mm_struct of target mm
 907  * @start:      starting user address
 908  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
 909  * @write:      whether pages will be written to by the caller
 910  * @force:      whether to force access even when user mapping is currently
 911  *              protected (but never forces write access to shared mapping).
 912  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 913  *              Should be at least nr_pages long. Or NULL, if caller
 914  *              only intends to ensure the pages are faulted in.
 915  * @vmas:       array of pointers to vmas corresponding to each page.
 916  *              Or NULL if the caller does not require them.
 917  *
 918  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 919  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 920  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 921  * with a put_page() call when it is finished with. vmas will only
 922  * remain valid while mmap_sem is held.
 923  *
 924  * Must be called with mmap_sem held for read or write.
 925  *
 926  * get_user_pages walks a process's page tables and takes a reference to
 927  * each struct page that each user address corresponds to at a given
 928  * instant. That is, it takes the page that would be accessed if a user
 929  * thread accesses the given user virtual address at that instant.
 930  *
 931  * This does not guarantee that the page exists in the user mappings when
 932  * get_user_pages returns, and there may even be a completely different
 933  * page there in some cases (eg. if mmapped pagecache has been invalidated
 934  * and subsequently re faulted). However it does guarantee that the page
 935  * won't be freed completely. And mostly callers simply care that the page
 936  * contains data that was valid *at some point in time*. Typically, an IO
 937  * or similar operation cannot guarantee anything stronger anyway because
 938  * locks can't be held over the syscall boundary.
 939  *
 940  * If write=0, the page must not be written to. If the page is written to,
 941  * set_page_dirty (or set_page_dirty_lock, as appropriate) must be called
 942  * after the page is finished with, and before put_page is called.
 943  *
 944  * get_user_pages is typically used for fewer-copy IO operations, to get a
 945  * handle on the memory by some means other than accesses via the user virtual
 946  * addresses. The pages may be submitted for DMA to devices or accessed via
 947  * their kernel linear mapping (via the kmap APIs). Care should be taken to
 948  * use the correct cache flushing APIs.
 949  *
 950  * See also get_user_pages_fast, for performance critical applications.
 951  *
 952  * get_user_pages should be phased out in favor of
 953  * get_user_pages_locked|unlocked or get_user_pages_fast. Nothing
 954  * should use get_user_pages because it cannot pass
 955  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to handle_mm_fault.
 956  */
 957 long get_user_pages_remote(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
 958                 unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 959                 int write, int force, struct page **pages,
 960                 struct vm_area_struct **vmas)
 961 {
 962         return __get_user_pages_locked(tsk, mm, start, nr_pages, write, force,
 963                                        pages, vmas, NULL, false,
 964                                        FOLL_TOUCH | FOLL_REMOTE);
 965 }
 966 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages_remote);
 967
 968 /*
 969  * This is the same as get_user_pages_remote(), just with a
 970  * less-flexible calling convention where we assume that the task
 971  * and mm being operated on are the current task's.  We also
 972  * obviously don't pass FOLL_REMOTE in here.
 973  */
 974 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 975                 int write, int force, struct page **pages,
 976                 struct vm_area_struct **vmas)
 977 {
 978         return __get_user_pages_locked(current, current->mm, start, nr_pages,
 979                                        write, force, pages, vmas, NULL, false,
 980                                        FOLL_TOUCH);
 981 }
 982 EXPORT_SYMBOL(get_user_pages);
 983
 984 /**
 985  * populate_vma_page_range() -  populate a range of pages in the vma.
 986  * @vma:   target vma
 987  * @start: start address
 988  * @end:   end address
 989  * @nonblocking:
 990  *
 991  * This takes care of mlocking the pages too if VM_LOCKED is set.
 992  *
 993  * return 0 on success, negative error code on error.
 994  *
 995  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held.
 996  *
 997  * If @nonblocking is NULL, it may be held for read or write and will
 998  * be unperturbed.
 999  *
1000  * If @nonblocking is non-NULL, it must held for read only and may be
1001  * released.  If it's released, *@nonblocking will be set to 0.
1002  */
1003 long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
1004                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
1005 {
1006         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1007         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
1008         int gup_flags;
1009
1010         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1011         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
1012         VM_BUG_ON_VMA(start < vma->vm_start, vma);
1013         VM_BUG_ON_VMA(end   > vma->vm_end, vma);
1014         VM_BUG_ON_MM(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem), mm);
1015
1016         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_POPULATE | FOLL_MLOCK;
1017         if (vma->vm_flags & VM_LOCKONFAULT)
1018                 gup_flags &= ~FOLL_POPULATE;
1019         /*
1020          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
1021          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
1022          * and we would not want to dirty them for nothing.
1023          */
1024         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
1025                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
1026
1027         /*
1028          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
1029          * other than PROT_NONE.
1030          */
1031         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
1032                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
1033
1034         /*
1035          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
1036          * not result in a stack expansion that recurses back here.
1037          */
1038         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
1039                                 NULL, NULL, nonblocking);
1040 }
1041
1042 /*
1043  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
1044  *
1045  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
1046  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
1047  * mmap_sem must not be held.
1048  */
1049 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
1050 {
1051         struct mm_struct *mm = current->mm;
1052         unsigned long end, nstart, nend;
1053         struct vm_area_struct *vma = NULL;
1054         int locked = 0;
1055         long ret = 0;
1056
1057         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
1058         VM_BUG_ON(len != PAGE_ALIGN(len));
1059         end = start + len;
1060
1061         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
1062                 /*
1063                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
1064                  * Find first corresponding VMA.
1065                  */
1066                 if (!locked) {
1067                         locked = 1;
1068                         down_read(&mm->mmap_sem);
1069                         vma = find_vma(mm, nstart);
1070                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
1071                         vma = vma->vm_next;
1072                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
1073                         break;
1074                 /*
1075                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
1076                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
1077                  */
1078                 nend = min(end, vma->vm_end);
1079                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1080                         continue;
1081                 if (nstart < vma->vm_start)
1082                         nstart = vma->vm_start;
1083                 /*
1084                  * Now fault in a range of pages. populate_vma_page_range()
1085                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
1086                  * if the vma was already munlocked.
1087                  */
1088                 ret = populate_vma_page_range(vma, nstart, nend, &locked);
1089                 if (ret < 0) {
1090                         if (ignore_errors) {
1091                                 ret = 0;
1092                                 continue;       /* continue at next VMA */
1093                         }
1094                         break;
1095                 }
1096                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
1097                 ret = 0;
1098         }
1099         if (locked)
1100                 up_read(&mm->mmap_sem);
1101         return ret;     /* 0 or negative error code */
1102 }
1103
1104 /**
1105  * get_dump_page() - pin user page in memory while writing it to core dump
1106  * @addr: user address
1107  *
1108  * Returns struct page pointer of user page pinned for dump,
1109  * to be freed afterwards by put_page().
1110  *
1111  * Returns NULL on any kind of failure - a hole must then be inserted into
1112  * the corefile, to preserve alignment with its headers; and also returns
1113  * NULL wherever the ZERO_PAGE, or an anonymous pte_none, has been found -
1114  * allowing a hole to be left in the corefile to save diskspace.
1115  *
1116  * Called without mmap_sem, but after all other threads have been killed.
1117  */
1118 #ifdef CONFIG_ELF_CORE
1119 struct page *get_dump_page(unsigned long addr)
1120 {
1121         struct vm_area_struct *vma;
1122         struct page *page;
1123
1124         if (__get_user_pages(current, current->mm, addr, 1,
1125                              FOLL_FORCE | FOLL_DUMP | FOLL_GET, &page, &vma,
1126                              NULL) < 1)
1127                 return NULL;
1128         flush_cache_page(vma, addr, page_to_pfn(page));
1129         return page;
1130 }
1131 #endif /* CONFIG_ELF_CORE */
1132
1133 /*
1134  * Generic RCU Fast GUP
1135  *
1136  * get_user_pages_fast attempts to pin user pages by walking the page
1137  * tables directly and avoids taking locks. Thus the walker needs to be
1138  * protected from page table pages being freed from under it, and should
1139  * block any THP splits.
1140  *
1141  * One way to achieve this is to have the walker disable interrupts, and
1142  * rely on IPIs from the TLB flushing code blocking before the page table
1143  * pages are freed. This is unsuitable for architectures that do not need
1144  * to broadcast an IPI when invalidating TLBs.
1145  *
1146  * Another way to achieve this is to batch up page table containing pages
1147  * belonging to more than one mm_user, then rcu_sched a callback to free those
1148  * pages. Disabling interrupts will allow the fast_gup walker to both block
1149  * the rcu_sched callback, and an IPI that we broadcast for splitting THPs
1150  * (which is a relatively rare event). The code below adopts this strategy.
1151  *
1152  * Before activating this code, please be aware that the following assumptions
1153  * are currently made:
1154  *
1155  *  *) HAVE_RCU_TABLE_FREE is enabled, and tlb_remove_table is used to free
1156  *      pages containing page tables.
1157  *
1158  *  *) ptes can be read atomically by the architecture.
1159  *
1160  *  *) access_ok is sufficient to validate userspace address ranges.
1161  *
1162  * The last two assumptions can be relaxed by the addition of helper functions.
1163  *
1164  * This code is based heavily on the PowerPC implementation by Nick Piggin.
1165  */
1166 #ifdef CONFIG_HAVE_GENERIC_RCU_GUP
1167
1168 #ifdef __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL
1169 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1170                          int write, struct page **pages, int *nr)
1171 {
1172         pte_t *ptep, *ptem;
1173         int ret = 0;
1174
1175         ptem = ptep = pte_offset_map(&pmd, addr);
1176         do {
1177                 /*
1178                  * In the line below we are assuming that the pte can be read
1179                  * atomically. If this is not the case for your architecture,
1180                  * please wrap this in a helper function!
1181                  *
1182                  * for an example see gup_get_pte in arch/x86/mm/gup.c
1183                  */
1184                 pte_t pte = READ_ONCE(*ptep);
1185                 struct page *head, *page;
1186
1187                 /*
1188                  * Similar to the PMD case below, NUMA hinting must take slow
1189                  * path using the pte_protnone check.
1190                  */
1191                 if (!pte_present(pte) || pte_special(pte) ||
1192                         pte_protnone(pte) || (write && !pte_write(pte)))
1193                         goto pte_unmap;
1194
1195                 if (!arch_pte_access_permitted(pte, write))
1196                         goto pte_unmap;
1197
1198                 VM_BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
1199                 page = pte_page(pte);
1200                 head = compound_head(page);
1201
1202                 if (!page_cache_get_speculative(head))
1203                         goto pte_unmap;
1204
1205                 if (unlikely(pte_val(pte) != pte_val(*ptep))) {
1206                         put_page(head);
1207                         goto pte_unmap;
1208                 }
1209
1210                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1211                 pages[*nr] = page;
1212                 (*nr)++;
1213
1214         } while (ptep++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1215
1216         ret = 1;
1217
1218 pte_unmap:
1219         pte_unmap(ptem);
1220         return ret;
1221 }
1222 #else
1223
1224 /*
1225  * If we can't determine whether or not a pte is special, then fail immediately
1226  * for ptes. Note, we can still pin HugeTLB and THP as these are guaranteed not
1227  * to be special.
1228  *
1229  * For a futex to be placed on a THP tail page, get_futex_key requires a
1230  * __get_user_pages_fast implementation that can pin pages. Thus it's still
1231  * useful to have gup_huge_pmd even if we can't operate on ptes.
1232  */
1233 static int gup_pte_range(pmd_t pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
1234                          int write, struct page **pages, int *nr)
1235 {
1236         return 0;
1237 }
1238 #endif /* __HAVE_ARCH_PTE_SPECIAL */
1239
1240 static int gup_huge_pmd(pmd_t orig, pmd_t *pmdp, unsigned long addr,
1241                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1242 {
1243         struct page *head, *page;
1244         int refs;
1245
1246         if (write && !pmd_write(orig))
1247                 return 0;
1248
1249         refs = 0;
1250         head = pmd_page(orig);
1251         page = head + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1252         do {
1253                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1254                 pages[*nr] = page;
1255                 (*nr)++;
1256                 page++;
1257                 refs++;
1258         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1259
1260         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1261                 *nr -= refs;
1262                 return 0;
1263         }
1264
1265         if (unlikely(pmd_val(orig) != pmd_val(*pmdp))) {
1266                 *nr -= refs;
1267                 while (refs--)
1268                         put_page(head);
1269                 return 0;
1270         }
1271
1272         return 1;
1273 }
1274
1275 static int gup_huge_pud(pud_t orig, pud_t *pudp, unsigned long addr,
1276                 unsigned long end, int write, struct page **pages, int *nr)
1277 {
1278         struct page *head, *page;
1279         int refs;
1280
1281         if (write && !pud_write(orig))
1282                 return 0;
1283
1284         refs = 0;
1285         head = pud_page(orig);
1286         page = head + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1287         do {
1288                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1289                 pages[*nr] = page;
1290                 (*nr)++;
1291                 page++;
1292                 refs++;
1293         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1294
1295         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1296                 *nr -= refs;
1297                 return 0;
1298         }
1299
1300         if (unlikely(pud_val(orig) != pud_val(*pudp))) {
1301                 *nr -= refs;
1302                 while (refs--)
1303                         put_page(head);
1304                 return 0;
1305         }
1306
1307         return 1;
1308 }
1309
1310 static int gup_huge_pgd(pgd_t orig, pgd_t *pgdp, unsigned long addr,
1311                         unsigned long end, int write,
1312                         struct page **pages, int *nr)
1313 {
1314         int refs;
1315         struct page *head, *page;
1316
1317         if (write && !pgd_write(orig))
1318                 return 0;
1319
1320         refs = 0;
1321         head = pgd_page(orig);
1322         page = head + ((addr & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
1323         do {
1324                 VM_BUG_ON_PAGE(compound_head(page) != head, page);
1325                 pages[*nr] = page;
1326                 (*nr)++;
1327                 page++;
1328                 refs++;
1329         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1330
1331         if (!page_cache_add_speculative(head, refs)) {
1332                 *nr -= refs;
1333                 return 0;
1334         }
1335
1336         if (unlikely(pgd_val(orig) != pgd_val(*pgdp))) {
1337                 *nr -= refs;
1338                 while (refs--)
1339                         put_page(head);
1340                 return 0;
1341         }
1342
1343         return 1;
1344 }
1345
1346 static int gup_pmd_range(pud_t pud, unsigned long addr, unsigned long end,
1347                 int write, struct page **pages, int *nr)
1348 {
1349         unsigned long next;
1350         pmd_t *pmdp;
1351
1352         pmdp = pmd_offset(&pud, addr);
1353         do {
1354                 pmd_t pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1355
1356                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1357                 if (pmd_none(pmd))
1358                         return 0;
1359
1360                 if (unlikely(pmd_trans_huge(pmd) || pmd_huge(pmd))) {
1361                         /*
1362                          * NUMA hinting faults need to be handled in the GUP
1363                          * slowpath for accounting purposes and so that they
1364                          * can be serialised against THP migration.
1365                          */
1366                         if (pmd_protnone(pmd))
1367                                 return 0;
1368
1369                         if (!gup_huge_pmd(pmd, pmdp, addr, next, write,
1370                                 pages, nr))
1371                                 return 0;
1372
1373                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pmd_val(pmd))))) {
1374                         /*
1375                          * architecture have different format for hugetlbfs
1376                          * pmd format and THP pmd format
1377                          */
1378                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pmd_val(pmd)), addr,
1379                                          PMD_SHIFT, next, write, pages, nr))
1380                                 return 0;
1381                 } else if (!gup_pte_range(pmd, addr, next, write, pages, nr))
1382                                 return 0;
1383         } while (pmdp++, addr = next, addr != end);
1384
1385         return 1;
1386 }
1387
1388 static int gup_pud_range(pgd_t pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
1389                          int write, struct page **pages, int *nr)
1390 {
1391         unsigned long next;
1392         pud_t *pudp;
1393
1394         pudp = pud_offset(&pgd, addr);
1395         do {
1396                 pud_t pud = READ_ONCE(*pudp);
1397
1398                 next = pud_addr_end(addr, end);
1399                 if (pud_none(pud))
1400                         return 0;
1401                 if (unlikely(pud_huge(pud))) {
1402                         if (!gup_huge_pud(pud, pudp, addr, next, write,
1403                                           pages, nr))
1404                                 return 0;
1405                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pud_val(pud))))) {
1406                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pud_val(pud)), addr,
1407                                          PUD_SHIFT, next, write, pages, nr))
1408                                 return 0;
1409                 } else if (!gup_pmd_range(pud, addr, next, write, pages, nr))
1410                         return 0;
1411         } while (pudp++, addr = next, addr != end);
1412
1413         return 1;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Like get_user_pages_fast() except it's IRQ-safe in that it won't fall back to
1418  * the regular GUP. It will only return non-negative values.
1419  */
1420 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
1421                           struct page **pages)
1422 {
1423         struct mm_struct *mm = current->mm;
1424         unsigned long addr, len, end;
1425         unsigned long next, flags;
1426         pgd_t *pgdp;
1427         int nr = 0;
1428
1429         start &= PAGE_MASK;
1430         addr = start;
1431         len = (unsigned long) nr_pages << PAGE_SHIFT;
1432         end = start + len;
1433
1434         if (unlikely(!access_ok(write ? VERIFY_WRITE : VERIFY_READ,
1435                                         start, len)))
1436                 return 0;
1437
1438         /*
1439          * Disable interrupts.  We use the nested form as we can already have
1440          * interrupts disabled by get_futex_key.
1441          *
1442          * With interrupts disabled, we block page table pages from being
1443          * freed from under us. See mmu_gather_tlb in asm-generic/tlb.h
1444          * for more details.
1445          *
1446          * We do not adopt an rcu_read_lock(.) here as we also want to
1447          * block IPIs that come from THPs splitting.
1448          */
1449
1450         local_irq_save(flags);
1451         pgdp = pgd_offset(mm, addr);
1452         do {
1453                 pgd_t pgd = READ_ONCE(*pgdp);
1454
1455                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1456                 if (pgd_none(pgd))
1457                         break;
1458                 if (unlikely(pgd_huge(pgd))) {
1459                         if (!gup_huge_pgd(pgd, pgdp, addr, next, write,
1460                                           pages, &nr))
1461                                 break;
1462                 } else if (unlikely(is_hugepd(__hugepd(pgd_val(pgd))))) {
1463                         if (!gup_huge_pd(__hugepd(pgd_val(pgd)), addr,
1464                                          PGDIR_SHIFT, next, write, pages, &nr))
1465                                 break;
1466                 } else if (!gup_pud_range(pgd, addr, next, write, pages, &nr))
1467                         break;
1468         } while (pgdp++, addr = next, addr != end);
1469         local_irq_restore(flags);
1470
1471         return nr;
1472 }
1473
1474 /**
1475  * get_user_pages_fast() - pin user pages in memory
1476  * @start:      starting user address
1477  * @nr_pages:   number of pages from start to pin
1478  * @write:      whether pages will be written to
1479  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
1480  *              Should be at least nr_pages long.
1481  *
1482  * Attempt to pin user pages in memory without taking mm->mmap_sem.
1483  * If not successful, it will fall back to taking the lock and
1484  * calling get_user_pages().
1485  *
1486  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
1487  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
1488  * were pinned, returns -errno.
1489  */
1490 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
1491                         struct page **pages)
1492 {
1493         int nr, ret;
1494
1495         start &= PAGE_MASK;
1496         nr = __get_user_pages_fast(start, nr_pages, write, pages);
1497         ret = nr;
1498
1499         if (nr < nr_pages) {
1500                 /* Try to get the remaining pages with get_user_pages */
1501                 start += nr << PAGE_SHIFT;
1502                 pages += nr;
1503
1504                 ret = get_user_pages_unlocked(start, nr_pages - nr, write, 0, pages);
1505
1506                 /* Have to be a bit careful with return values */
1507                 if (nr > 0) {
1508                         if (ret < 0)
1509                                 ret = nr;
1510                         else
1511                                 ret += nr;
1512                 }
1513         }
1514
1515         return ret;
1516 }
1517
1518 #endif /* CONFIG_HAVE_GENERIC_RCU_GUP */