Merge tag 'xarray-6.0' of git://git.infradead.org/users/willy/xarray
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/swapops.h>
25 #include <linux/mman.h>
26 #include <linux/pagemap.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/uio.h>
29 #include <linux/error-injection.h>
30 #include <linux/hash.h>
31 #include <linux/writeback.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/shmem_fs.h>
39 #include <linux/rmap.h>
40 #include <linux/delayacct.h>
41 #include <linux/psi.h>
42 #include <linux/ramfs.h>
43 #include <linux/page_idle.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include "internal.h"
48
49 #define CREATE_TRACE_POINTS
50 #include <trace/events/filemap.h>
51
52 /*
53  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
54  */
55 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
56
57 #include <asm/mman.h>
58
59 /*
60  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
61  * though.
62  *
63  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
64  *
65  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
66  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
67  *
68  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
69  */
70
71 /*
72  * Lock ordering:
73  *
74  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
75  *    ->private_lock            (__free_pte->block_dirty_folio)
76  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
77  *        ->i_pages lock
78  *
79  *  ->i_rwsem
80  *    ->invalidate_lock         (acquired by fs in truncate path)
81  *      ->i_mmap_rwsem          (truncate->unmap_mapping_range)
82  *
83  *  ->mmap_lock
84  *    ->i_mmap_rwsem
85  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
86  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
87  *
88  *  ->mmap_lock
89  *    ->invalidate_lock         (filemap_fault)
90  *      ->lock_page             (filemap_fault, access_process_vm)
91  *
92  *  ->i_rwsem                   (generic_perform_write)
93  *    ->mmap_lock               (fault_in_readable->do_page_fault)
94  *
95  *  bdi->wb.list_lock
96  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
97  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
98  *
99  *  ->i_mmap_rwsem
100  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
101  *
102  *  ->anon_vma.lock
103  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
104  *
105  *  ->page_table_lock or pte_lock
106  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
107  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
108  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
109  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
110  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
111  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
112  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
113  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
114  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
115  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
116  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
117  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
118  *    ->private_lock            (zap_pte_range->block_dirty_folio)
119  *
120  * ->i_mmap_rwsem
121  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
122  */
123
124 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
125                                    struct folio *folio, void *shadow)
126 {
127         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio->index);
128         long nr = 1;
129
130         mapping_set_update(&xas, mapping);
131
132         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
133         if (!folio_test_hugetlb(folio)) {
134                 xas_set_order(&xas, folio->index, folio_order(folio));
135                 nr = folio_nr_pages(folio);
136         }
137
138         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
139
140         xas_store(&xas, shadow);
141         xas_init_marks(&xas);
142
143         folio->mapping = NULL;
144         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
145         mapping->nrpages -= nr;
146 }
147
148 static void filemap_unaccount_folio(struct address_space *mapping,
149                 struct folio *folio)
150 {
151         long nr;
152
153         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_mapped(folio), folio);
154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(folio_mapped(folio))) {
155                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
156                          current->comm, folio_pfn(folio));
157                 dump_page(&folio->page, "still mapped when deleted");
158                 dump_stack();
159                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
160
161                 if (mapping_exiting(mapping) && !folio_test_large(folio)) {
162                         int mapcount = page_mapcount(&folio->page);
163
164                         if (folio_ref_count(folio) >= mapcount + 2) {
165                                 /*
166                                  * All vmas have already been torn down, so it's
167                                  * a good bet that actually the page is unmapped
168                                  * and we'd rather not leak it: if we're wrong,
169                                  * another bad page check should catch it later.
170                                  */
171                                 page_mapcount_reset(&folio->page);
172                                 folio_ref_sub(folio, mapcount);
173                         }
174                 }
175         }
176
177         /* hugetlb folios do not participate in page cache accounting. */
178         if (folio_test_hugetlb(folio))
179                 return;
180
181         nr = folio_nr_pages(folio);
182
183         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
184         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
185                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM, -nr);
186                 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
187                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM_THPS, -nr);
188         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
189                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_THPS, -nr);
190                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
191         }
192
193         /*
194          * At this point folio must be either written or cleaned by
195          * truncate.  Dirty folio here signals a bug and loss of
196          * unwritten data - on ordinary filesystems.
197          *
198          * But it's harmless on in-memory filesystems like tmpfs; and can
199          * occur when a driver which did get_user_pages() sets page dirty
200          * before putting it, while the inode is being finally evicted.
201          *
202          * Below fixes dirty accounting after removing the folio entirely
203          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
204          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
205          * buddy allocator.
206          */
207         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio) &&
208                          mapping_can_writeback(mapping)))
209                 folio_account_cleaned(folio, inode_to_wb(mapping->host));
210 }
211
212 /*
213  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
214  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
215  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
216  */
217 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
218 {
219         struct address_space *mapping = folio->mapping;
220
221         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
222         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
223         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
224 }
225
226 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
227 {
228         void (*free_folio)(struct folio *);
229         int refs = 1;
230
231         free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
232         if (free_folio)
233                 free_folio(folio);
234
235         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
236                 refs = folio_nr_pages(folio);
237         folio_put_refs(folio, refs);
238 }
239
240 /**
241  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
242  * @folio: The folio.
243  *
244  * This must be called only on folios that are locked and have been
245  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
246  * the free list because the caller has a reference on the page.
247  */
248 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
249 {
250         struct address_space *mapping = folio->mapping;
251
252         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
253         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
254         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
255         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
256         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
257         if (mapping_shrinkable(mapping))
258                 inode_add_lru(mapping->host);
259         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
260
261         filemap_free_folio(mapping, folio);
262 }
263
264 /*
265  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
266  * @mapping: the mapping to which folios belong
267  * @fbatch: batch of folios to delete
268  *
269  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
270  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
271  * by page index and is optimised for it to be dense.
272  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
273  * modified).
274  *
275  * The function expects the i_pages lock to be held.
276  */
277 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
278                              struct folio_batch *fbatch)
279 {
280         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
281         long total_pages = 0;
282         int i = 0;
283         struct folio *folio;
284
285         mapping_set_update(&xas, mapping);
286         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
287                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
288                         break;
289
290                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
291                 if (xa_is_value(folio))
292                         continue;
293                 /*
294                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
295                  * pages locked so they are protected from being removed.
296                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
297                  * means our page has been removed, which shouldn't be
298                  * possible because we're holding the PageLock.
299                  */
300                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
301                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
302                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
303                         continue;
304                 }
305
306                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
307
308                 folio->mapping = NULL;
309                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
310
311                 i++;
312                 xas_store(&xas, NULL);
313                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
314         }
315         mapping->nrpages -= total_pages;
316 }
317
318 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
319                                   struct folio_batch *fbatch)
320 {
321         int i;
322
323         if (!folio_batch_count(fbatch))
324                 return;
325
326         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
327         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
328         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
329                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
330
331                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
332                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
333         }
334         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
335         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
336         if (mapping_shrinkable(mapping))
337                 inode_add_lru(mapping->host);
338         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
339
340         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
341                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
342 }
343
344 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
345 {
346         int ret = 0;
347         /* Check for outstanding write errors */
348         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
349             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
350                 ret = -ENOSPC;
351         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
352             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
353                 ret = -EIO;
354         return ret;
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
357
358 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
359 {
360         /* Check for outstanding write errors */
361         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
362                 return -EIO;
363         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
364                 return -ENOSPC;
365         return 0;
366 }
367
368 /**
369  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
370  * @mapping:    address space structure to write
371  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
372  *
373  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
374  * writeout.
375  *
376  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
377  */
378 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
379                            struct writeback_control *wbc)
380 {
381         int ret;
382
383         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
384             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
385                 return 0;
386
387         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
388         ret = do_writepages(mapping, wbc);
389         wbc_detach_inode(wbc);
390         return ret;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
393
394 /**
395  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
396  * @mapping:    address space structure to write
397  * @start:      offset in bytes where the range starts
398  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
399  * @sync_mode:  enable synchronous operation
400  *
401  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
402  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
403  *
404  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
405  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
406  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
407  * be waited upon, and not just skipped over.
408  *
409  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
410  */
411 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
412                                 loff_t end, int sync_mode)
413 {
414         struct writeback_control wbc = {
415                 .sync_mode = sync_mode,
416                 .nr_to_write = LONG_MAX,
417                 .range_start = start,
418                 .range_end = end,
419         };
420
421         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
422 }
423
424 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
425         int sync_mode)
426 {
427         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
428 }
429
430 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
431 {
432         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
433 }
434 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
435
436 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
437                                 loff_t end)
438 {
439         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
442
443 /**
444  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
445  * @mapping:    target address_space
446  *
447  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
448  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
449  *
450  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
451  */
452 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
453 {
454         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
455 }
456 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
457
458 /**
459  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
460  * @mapping:           address space within which to check
461  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
462  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
463  *
464  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
465  * direct writing in this range will trigger a writeback.
466  *
467  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
468  * %false otherwise.
469  */
470 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
471                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
472 {
473         struct page *page;
474         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
475         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
476
477         if (end_byte < start_byte)
478                 return false;
479
480         rcu_read_lock();
481         for (;;) {
482                 page = xas_find(&xas, max);
483                 if (xas_retry(&xas, page))
484                         continue;
485                 /* Shadow entries don't count */
486                 if (xa_is_value(page))
487                         continue;
488                 /*
489                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
490                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
491                  * there was a page here recently.
492                  */
493                 break;
494         }
495         rcu_read_unlock();
496
497         return page != NULL;
498 }
499 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
500
501 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
502                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
503 {
504         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
505         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
506         struct pagevec pvec;
507         int nr_pages;
508
509         if (end_byte < start_byte)
510                 return;
511
512         pagevec_init(&pvec);
513         while (index <= end) {
514                 unsigned i;
515
516                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
517                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
518                 if (!nr_pages)
519                         break;
520
521                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
522                         struct page *page = pvec.pages[i];
523
524                         wait_on_page_writeback(page);
525                         ClearPageError(page);
526                 }
527                 pagevec_release(&pvec);
528                 cond_resched();
529         }
530 }
531
532 /**
533  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
534  * @mapping:            address space structure to wait for
535  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
536  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
537  *
538  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
539  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
540  * the address space and return it.
541  *
542  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
543  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
544  * reporting the error.
545  *
546  * Return: error status of the address space.
547  */
548 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
549                             loff_t end_byte)
550 {
551         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
552         return filemap_check_errors(mapping);
553 }
554 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
555
556 /**
557  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
558  * @mapping:            address space structure to wait for
559  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
560  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
561  *
562  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
563  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
564  * this function does not clear error status of the address space.
565  *
566  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
567  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
568  * fsfreeze(8)
569  */
570 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
571                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
572 {
573         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
574         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
575 }
576 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
577
578 /**
579  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
580  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
581  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
582  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
583  *
584  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
585  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
586  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
587  *
588  * Since the error status of the file is advanced by this function,
589  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
590  * reporting the error.
591  *
592  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
593  */
594 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
595 {
596         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
597
598         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
599         return file_check_and_advance_wb_err(file);
600 }
601 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
602
603 /**
604  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
605  * @mapping: address space structure to wait for
606  *
607  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
608  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
609  * does not clear error status of the address space.
610  *
611  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
612  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
613  * fsfreeze(8)
614  *
615  * Return: error status of the address space.
616  */
617 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
618 {
619         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
620         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
621 }
622 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
623
624 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
625 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
626 {
627         return mapping->nrpages;
628 }
629
630 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
631                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
632 {
633         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
634         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
635         struct page *page;
636
637         if (end_byte < start_byte)
638                 return false;
639
640         rcu_read_lock();
641         xas_for_each(&xas, page, max) {
642                 if (xas_retry(&xas, page))
643                         continue;
644                 if (xa_is_value(page))
645                         continue;
646                 if (PageDirty(page) || PageLocked(page) || PageWriteback(page))
647                         break;
648         }
649         rcu_read_unlock();
650         return page != NULL;
651 }
652 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
653
654 /**
655  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
656  * @mapping:    the address_space for the pages
657  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
658  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
659  *
660  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
661  *
662  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
663  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
664  *
665  * Return: error status of the address space.
666  */
667 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
668                                  loff_t lstart, loff_t lend)
669 {
670         int err = 0;
671
672         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
673                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
674                                                  WB_SYNC_ALL);
675                 /*
676                  * Even if the above returned error, the pages may be
677                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
678                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
679                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
680                  */
681                 if (err != -EIO) {
682                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
683                                                 lstart, lend);
684                         if (!err)
685                                 err = err2;
686                 } else {
687                         /* Clear any previously stored errors */
688                         filemap_check_errors(mapping);
689                 }
690         } else {
691                 err = filemap_check_errors(mapping);
692         }
693         return err;
694 }
695 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
696
697 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
698 {
699         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
700
701         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
702 }
703 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
704
705 /**
706  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
707  *                                 and advance wb_err to current one
708  * @file: struct file on which the error is being reported
709  *
710  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
711  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
712  * since the file was opened if there haven't been any).
713  *
714  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
715  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
716  *
717  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
718  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
719  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
720  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
721  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
722  *
723  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
724  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
725  * the latest value swapped in for this file descriptor.
726  *
727  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
728  */
729 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
730 {
731         int err = 0;
732         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
733         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
734
735         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
736         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
737                 /* Something changed, must use slow path */
738                 spin_lock(&file->f_lock);
739                 old = file->f_wb_err;
740                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
741                                                 &file->f_wb_err);
742                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
743                 spin_unlock(&file->f_lock);
744         }
745
746         /*
747          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
748          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
749          * that the legacy code would have had on these flags.
750          */
751         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
752         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
753         return err;
754 }
755 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
756
757 /**
758  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
759  * @file:       file pointing to address_space with pages
760  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
761  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
762  *
763  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
764  *
765  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
766  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
767  *
768  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
769  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
770  *
771  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
772  */
773 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
774 {
775         int err = 0, err2;
776         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
777
778         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
779                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
780                                                  WB_SYNC_ALL);
781                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
782                 if (err != -EIO)
783                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
784         }
785         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
786         if (!err)
787                 err = err2;
788         return err;
789 }
790 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
791
792 /**
793  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
794  * @old:        page to be replaced
795  * @new:        page to replace with
796  *
797  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
798  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
799  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
800  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
801  * caller must do that.
802  *
803  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
804  */
805 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
806 {
807         struct folio *fold = page_folio(old);
808         struct folio *fnew = page_folio(new);
809         struct address_space *mapping = old->mapping;
810         void (*free_folio)(struct folio *) = mapping->a_ops->free_folio;
811         pgoff_t offset = old->index;
812         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
813
814         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
815         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
816         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
817
818         get_page(new);
819         new->mapping = mapping;
820         new->index = offset;
821
822         mem_cgroup_migrate(fold, fnew);
823
824         xas_lock_irq(&xas);
825         xas_store(&xas, new);
826
827         old->mapping = NULL;
828         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
829         if (!PageHuge(old))
830                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
831         if (!PageHuge(new))
832                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
833         if (PageSwapBacked(old))
834                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
835         if (PageSwapBacked(new))
836                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
837         xas_unlock_irq(&xas);
838         if (free_folio)
839                 free_folio(fold);
840         folio_put(fold);
841 }
842 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
843
844 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
845                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
846 {
847         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
848         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
849         bool charged = false;
850         long nr = 1;
851
852         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
853         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
854         mapping_set_update(&xas, mapping);
855
856         if (!huge) {
857                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
858                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
859                 if (error)
860                         return error;
861                 charged = true;
862                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
863                 nr = folio_nr_pages(folio);
864         }
865
866         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
867         folio_ref_add(folio, nr);
868         folio->mapping = mapping;
869         folio->index = xas.xa_index;
870
871         do {
872                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
873                 void *entry, *old = NULL;
874
875                 if (order > folio_order(folio))
876                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
877                                         order, gfp);
878                 xas_lock_irq(&xas);
879                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
880                         old = entry;
881                         if (!xa_is_value(entry)) {
882                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
883                                 goto unlock;
884                         }
885                 }
886
887                 if (old) {
888                         if (shadowp)
889                                 *shadowp = old;
890                         /* entry may have been split before we acquired lock */
891                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
892                         if (order > folio_order(folio)) {
893                                 /* How to handle large swap entries? */
894                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
895                                 xas_split(&xas, old, order);
896                                 xas_reset(&xas);
897                         }
898                 }
899
900                 xas_store(&xas, folio);
901                 if (xas_error(&xas))
902                         goto unlock;
903
904                 mapping->nrpages += nr;
905
906                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
907                 if (!huge) {
908                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
909                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
910                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
911                                                 NR_FILE_THPS, nr);
912                 }
913 unlock:
914                 xas_unlock_irq(&xas);
915         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
916
917         if (xas_error(&xas))
918                 goto error;
919
920         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
921         return 0;
922 error:
923         if (charged)
924                 mem_cgroup_uncharge(folio);
925         folio->mapping = NULL;
926         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
927         folio_put_refs(folio, nr);
928         return xas_error(&xas);
929 }
930 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
931
932 /**
933  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
934  * @page:       page to add
935  * @mapping:    the page's address_space
936  * @offset:     page index
937  * @gfp_mask:   page allocation mode
938  *
939  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
940  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
941  *
942  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
943  */
944 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
945                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
946 {
947         return __filemap_add_folio(mapping, page_folio(page), offset,
948                                           gfp_mask, NULL);
949 }
950 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
951
952 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
953                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
954 {
955         void *shadow = NULL;
956         int ret;
957
958         __folio_set_locked(folio);
959         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
960         if (unlikely(ret))
961                 __folio_clear_locked(folio);
962         else {
963                 /*
964                  * The folio might have been evicted from cache only
965                  * recently, in which case it should be activated like
966                  * any other repeatedly accessed folio.
967                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
968                  * data from the working set, only to cache data that will
969                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
970                  */
971                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
972                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
973                         workingset_refault(folio, shadow);
974                 folio_add_lru(folio);
975         }
976         return ret;
977 }
978 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
979
980 #ifdef CONFIG_NUMA
981 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
982 {
983         int n;
984         struct folio *folio;
985
986         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
987                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
988                 do {
989                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
990                         n = cpuset_mem_spread_node();
991                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
992                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
993
994                 return folio;
995         }
996         return folio_alloc(gfp, order);
997 }
998 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
999 #endif
1000
1001 /*
1002  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
1003  *
1004  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1005  *
1006  * @mapping1: the first mapping to lock
1007  * @mapping2: the second mapping to lock
1008  */
1009 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
1010                                  struct address_space *mapping2)
1011 {
1012         if (mapping1 > mapping2)
1013                 swap(mapping1, mapping2);
1014         if (mapping1)
1015                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
1016         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1017                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
1020
1021 /*
1022  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
1023  *
1024  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1025  *
1026  * @mapping1: the first mapping to unlock
1027  * @mapping2: the second mapping to unlock
1028  */
1029 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1030                                    struct address_space *mapping2)
1031 {
1032         if (mapping1)
1033                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1034         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1035                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1038
1039 /*
1040  * In order to wait for pages to become available there must be
1041  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1042  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1043  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1044  * become available, and for the woken contexts to check to be
1045  * sure the appropriate page became available, this saves space
1046  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1047  * collisions.
1048  */
1049 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1050 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1051 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1052
1053 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1054 {
1055         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1056 }
1057
1058 void __init pagecache_init(void)
1059 {
1060         int i;
1061
1062         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1063                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1064
1065         page_writeback_init();
1066 }
1067
1068 /*
1069  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1070  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1071  * one.
1072  *
1073  * We have:
1074  *
1075  *  (a) no special bits set:
1076  *
1077  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1078  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1079  *      and remove it from the wait queue.
1080  *
1081  *      Simple and straightforward.
1082  *
1083  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1084  *
1085  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1086  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1087  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1088  *
1089  *      This is the traditional exclusive wait.
1090  *
1091  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1092  *
1093  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1094  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1095  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1096  *      the waiter.
1097  *
1098  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1099  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1100  *      that it now has the lock.
1101  */
1102 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1103 {
1104         unsigned int flags;
1105         struct wait_page_key *key = arg;
1106         struct wait_page_queue *wait_page
1107                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1108
1109         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1110                 return 0;
1111
1112         /*
1113          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1114          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1115          */
1116         flags = wait->flags;
1117         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1118                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1119                         return -1;
1120                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1121                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1122                                 return -1;
1123                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1124                 }
1125         }
1126
1127         /*
1128          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1129          * is waiting for this will be checking the flags without
1130          * any locking.
1131          *
1132          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1133          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1134          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1135          */
1136         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1137         wake_up_state(wait->private, mode);
1138
1139         /*
1140          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1141          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1142          *
1143          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1144          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1145          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1146          * might be de-allocated and the process might even have
1147          * exited.
1148          */
1149         list_del_init_careful(&wait->entry);
1150         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1151 }
1152
1153 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1154 {
1155         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1156         struct wait_page_key key;
1157         unsigned long flags;
1158         wait_queue_entry_t bookmark;
1159
1160         key.folio = folio;
1161         key.bit_nr = bit_nr;
1162         key.page_match = 0;
1163
1164         bookmark.flags = 0;
1165         bookmark.private = NULL;
1166         bookmark.func = NULL;
1167         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1168
1169         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1170         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1171
1172         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1173                 /*
1174                  * Take a breather from holding the lock,
1175                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1176                  * to acquire the lock and remove themselves
1177                  * from wait queue
1178                  */
1179                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1180                 cpu_relax();
1181                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1182                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1183         }
1184
1185         /*
1186          * It's possible to miss clearing waiters here, when we woke our page
1187          * waiters, but the hashed waitqueue has waiters for other pages on it.
1188          * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1189          *
1190          * Note that, depending on the page pool (buddy, hugetlb, ZONE_DEVICE,
1191          * other), the flag may be cleared in the course of freeing the page;
1192          * but that is not required for correctness.
1193          */
1194         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match)
1195                 folio_clear_waiters(folio);
1196
1197         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1198 }
1199
1200 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1201 {
1202         if (!folio_test_waiters(folio))
1203                 return;
1204         folio_wake_bit(folio, bit);
1205 }
1206
1207 /*
1208  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1209  */
1210 enum behavior {
1211         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1212                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1213                          */
1214         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1215                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1216                          */
1217         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1218                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1219                          */
1220 };
1221
1222 /*
1223  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1224  * if successful.
1225  */
1226 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1227                                         struct wait_queue_entry *wait)
1228 {
1229         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1230                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1231                         return false;
1232         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1233                 return false;
1234
1235         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1236         return true;
1237 }
1238
1239 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1240 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1241
1242 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1243                 int state, enum behavior behavior)
1244 {
1245         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1246         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1247         struct wait_page_queue wait_page;
1248         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1249         bool thrashing = false;
1250         bool delayacct = false;
1251         unsigned long pflags;
1252
1253         if (bit_nr == PG_locked &&
1254             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1255                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1256                         delayacct_thrashing_start();
1257                         delayacct = true;
1258                 }
1259                 psi_memstall_enter(&pflags);
1260                 thrashing = true;
1261         }
1262
1263         init_wait(wait);
1264         wait->func = wake_page_function;
1265         wait_page.folio = folio;
1266         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1267
1268 repeat:
1269         wait->flags = 0;
1270         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1271                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1272                 if (--unfairness < 0)
1273                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1274         }
1275
1276         /*
1277          * Do one last check whether we can get the
1278          * page bit synchronously.
1279          *
1280          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1281          * to let any waker we _just_ missed know they
1282          * need to wake us up (otherwise they'll never
1283          * even go to the slow case that looks at the
1284          * page queue), and add ourselves to the wait
1285          * queue if we need to sleep.
1286          *
1287          * This part needs to be done under the queue
1288          * lock to avoid races.
1289          */
1290         spin_lock_irq(&q->lock);
1291         folio_set_waiters(folio);
1292         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1293                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1294         spin_unlock_irq(&q->lock);
1295
1296         /*
1297          * From now on, all the logic will be based on
1298          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1299          * see whether the page bit testing has already
1300          * been done by the wake function.
1301          *
1302          * We can drop our reference to the folio.
1303          */
1304         if (behavior == DROP)
1305                 folio_put(folio);
1306
1307         /*
1308          * Note that until the "finish_wait()", or until
1309          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1310          * be very careful with the 'wait->flags', because
1311          * we may race with a waker that sets them.
1312          */
1313         for (;;) {
1314                 unsigned int flags;
1315
1316                 set_current_state(state);
1317
1318                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1319                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1320                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1321                         if (signal_pending_state(state, current))
1322                                 break;
1323
1324                         io_schedule();
1325                         continue;
1326                 }
1327
1328                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1329                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1330                         break;
1331
1332                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1333                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1334                         break;
1335
1336                 /*
1337                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1338                  * try to get it ourselves.
1339                  *
1340                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1341                  */
1342                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1343                         goto repeat;
1344
1345                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1346                 break;
1347         }
1348
1349         /*
1350          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1351          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1352          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1353          * to do it here would be difficult and prone to races.
1354          */
1355         finish_wait(q, wait);
1356
1357         if (thrashing) {
1358                 if (delayacct)
1359                         delayacct_thrashing_end();
1360                 psi_memstall_leave(&pflags);
1361         }
1362
1363         /*
1364          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1365          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1366          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1367          * test but before the 'finish_wait()'.
1368          *
1369          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1370          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1371          * return value based on that state without races.
1372          *
1373          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1374          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1375          */
1376         if (behavior == EXCLUSIVE)
1377                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1378
1379         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1380 }
1381
1382 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1383 /**
1384  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1385  * @entry: migration swap entry.
1386  * @ptep: mapped pte pointer. Will return with the ptep unmapped. Only required
1387  *        for pte entries, pass NULL for pmd entries.
1388  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1389  *
1390  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1391  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1392  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1393  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1394  * the page.
1395  *
1396  * Returns after unmapping and unlocking the pte/ptl with pte_unmap_unlock().
1397  *
1398  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1399  * there.
1400  */
1401 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, pte_t *ptep,
1402                                 spinlock_t *ptl)
1403 {
1404         struct wait_page_queue wait_page;
1405         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1406         bool thrashing = false;
1407         bool delayacct = false;
1408         unsigned long pflags;
1409         wait_queue_head_t *q;
1410         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1411
1412         q = folio_waitqueue(folio);
1413         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1414                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1415                         delayacct_thrashing_start();
1416                         delayacct = true;
1417                 }
1418                 psi_memstall_enter(&pflags);
1419                 thrashing = true;
1420         }
1421
1422         init_wait(wait);
1423         wait->func = wake_page_function;
1424         wait_page.folio = folio;
1425         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1426         wait->flags = 0;
1427
1428         spin_lock_irq(&q->lock);
1429         folio_set_waiters(folio);
1430         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1431                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1432         spin_unlock_irq(&q->lock);
1433
1434         /*
1435          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1436          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1437          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1438          */
1439         if (ptep)
1440                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1441         else
1442                 spin_unlock(ptl);
1443
1444         for (;;) {
1445                 unsigned int flags;
1446
1447                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1448
1449                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1450                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1451                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1452                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1453                                 break;
1454
1455                         io_schedule();
1456                         continue;
1457                 }
1458                 break;
1459         }
1460
1461         finish_wait(q, wait);
1462
1463         if (thrashing) {
1464                 if (delayacct)
1465                         delayacct_thrashing_end();
1466                 psi_memstall_leave(&pflags);
1467         }
1468 }
1469 #endif
1470
1471 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1472 {
1473         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1474 }
1475 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1476
1477 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1478 {
1479         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1480 }
1481 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1482
1483 /**
1484  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1485  * @folio: The folio to wait for.
1486  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1487  *
1488  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1489  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1490  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1491  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1492  * dereference @folio.
1493  *
1494  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1495  */
1496 int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1497 {
1498         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1499 }
1500
1501 /**
1502  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1503  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1504  * @waiter: Waiter to add to the queue
1505  *
1506  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1507  */
1508 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1509 {
1510         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1511         unsigned long flags;
1512
1513         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1514         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1515         folio_set_waiters(folio);
1516         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1519
1520 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1521
1522 /*
1523  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1524  *
1525  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1526  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1527  * not support that special operation, we just do this all by hand
1528  * instead.
1529  *
1530  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1531  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1532  * in the same byte as PG_locked.
1533  */
1534 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1535 {
1536         clear_bit_unlock(nr, mem);
1537         /* smp_mb__after_atomic(); */
1538         return test_bit(PG_waiters, mem);
1539 }
1540
1541 #endif
1542
1543 /**
1544  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1545  * @folio: The folio.
1546  *
1547  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1548  *
1549  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1550  * called from NMI context.
1551  */
1552 void folio_unlock(struct folio *folio)
1553 {
1554         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1555         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1556         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1557         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1558         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1559                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1560 }
1561 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1562
1563 /**
1564  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1565  * @folio: The folio.
1566  *
1567  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1568  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1569  *
1570  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1571  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1572  * serialised.
1573  */
1574 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1575 {
1576         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1577         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1578         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1579         folio_put(folio);
1580 }
1581 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1582
1583 /**
1584  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1585  * @folio: The folio to wait on.
1586  *
1587  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1588  */
1589 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1590 {
1591         while (folio_test_private_2(folio))
1592                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1593 }
1594 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1595
1596 /**
1597  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1598  * @folio: The folio to wait on.
1599  *
1600  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1601  * fatal signal is received by the calling task.
1602  *
1603  * Return:
1604  * - 0 if successful.
1605  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1606  */
1607 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1608 {
1609         int ret = 0;
1610
1611         while (folio_test_private_2(folio)) {
1612                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1613                 if (ret < 0)
1614                         break;
1615         }
1616
1617         return ret;
1618 }
1619 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1620
1621 /**
1622  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1623  * @folio: The folio.
1624  */
1625 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1626 {
1627         /*
1628          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1629          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1630          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1631          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1632          * end of every folio writeback.
1633          */
1634         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1635                 folio_clear_reclaim(folio);
1636                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1637         }
1638
1639         /*
1640          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1641          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1642          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1643          * reused before the folio_wake().
1644          */
1645         folio_get(folio);
1646         if (!__folio_end_writeback(folio))
1647                 BUG();
1648
1649         smp_mb__after_atomic();
1650         folio_wake(folio, PG_writeback);
1651         acct_reclaim_writeback(folio);
1652         folio_put(folio);
1653 }
1654 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1655
1656 /*
1657  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1658  * flags appropriately
1659  */
1660 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1661 {
1662         if (!is_write) {
1663                 if (!err) {
1664                         SetPageUptodate(page);
1665                 } else {
1666                         ClearPageUptodate(page);
1667                         SetPageError(page);
1668                 }
1669                 unlock_page(page);
1670         } else {
1671                 if (err) {
1672                         struct address_space *mapping;
1673
1674                         SetPageError(page);
1675                         mapping = page_mapping(page);
1676                         if (mapping)
1677                                 mapping_set_error(mapping, err);
1678                 }
1679                 end_page_writeback(page);
1680         }
1681 }
1682 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1683
1684 /**
1685  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1686  * @folio: The folio to lock
1687  */
1688 void __folio_lock(struct folio *folio)
1689 {
1690         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1691                                 EXCLUSIVE);
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1694
1695 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1696 {
1697         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1698                                         EXCLUSIVE);
1699 }
1700 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1701
1702 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1703 {
1704         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1705         int ret = 0;
1706
1707         wait->folio = folio;
1708         wait->bit_nr = PG_locked;
1709
1710         spin_lock_irq(&q->lock);
1711         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1712         folio_set_waiters(folio);
1713         ret = !folio_trylock(folio);
1714         /*
1715          * If we were successful now, we know we're still on the
1716          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1717          * safe to remove and return success, we know the callback
1718          * isn't going to trigger.
1719          */
1720         if (!ret)
1721                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1722         else
1723                 ret = -EIOCBQUEUED;
1724         spin_unlock_irq(&q->lock);
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Return values:
1730  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1731  * false - folio is not locked.
1732  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1733  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1734  *     which case mmap_lock is still held.
1735  *
1736  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1737  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1738  */
1739 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1740                          unsigned int flags)
1741 {
1742         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1743                 /*
1744                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1745                  * even though return 0.
1746                  */
1747                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1748                         return false;
1749
1750                 mmap_read_unlock(mm);
1751                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1752                         folio_wait_locked_killable(folio);
1753                 else
1754                         folio_wait_locked(folio);
1755                 return false;
1756         }
1757         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1758                 bool ret;
1759
1760                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1761                 if (ret) {
1762                         mmap_read_unlock(mm);
1763                         return false;
1764                 }
1765         } else {
1766                 __folio_lock(folio);
1767         }
1768
1769         return true;
1770 }
1771
1772 /**
1773  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1774  * @mapping: Mapping.
1775  * @index: Index.
1776  * @max_scan: Maximum range to search.
1777  *
1778  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1779  * gap with the lowest index.
1780  *
1781  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1782  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1783  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1784  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1785  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1786  *
1787  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1788  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1789  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1790  */
1791 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1792                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1793 {
1794         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1795
1796         while (max_scan--) {
1797                 void *entry = xas_next(&xas);
1798                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1799                         break;
1800                 if (xas.xa_index == 0)
1801                         break;
1802         }
1803
1804         return xas.xa_index;
1805 }
1806 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1807
1808 /**
1809  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1810  * @mapping: Mapping.
1811  * @index: Index.
1812  * @max_scan: Maximum range to search.
1813  *
1814  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1815  * gap with the highest index.
1816  *
1817  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1818  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1819  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1820  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1821  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1822  *
1823  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1824  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1825  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1826  */
1827 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1828                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1829 {
1830         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1831
1832         while (max_scan--) {
1833                 void *entry = xas_prev(&xas);
1834                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1835                         break;
1836                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1837                         break;
1838         }
1839
1840         return xas.xa_index;
1841 }
1842 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1843
1844 /*
1845  * Lockless page cache protocol:
1846  * On the lookup side:
1847  * 1. Load the folio from i_pages
1848  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1849  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1850  *
1851  * On the removal side:
1852  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1853  * B. Remove the page from i_pages
1854  * C. Return the page to the page allocator
1855  *
1856  * This means that any page may have its reference count temporarily
1857  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1858  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1859  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1860  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1861  * folio_put().
1862  */
1863
1864 /*
1865  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1866  * @mapping: the address_space to search
1867  * @index: The page cache index.
1868  *
1869  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1870  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1871  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1872  * it is returned without further action.
1873  *
1874  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1875  */
1876 static void *mapping_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1877 {
1878         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1879         struct folio *folio;
1880
1881         rcu_read_lock();
1882 repeat:
1883         xas_reset(&xas);
1884         folio = xas_load(&xas);
1885         if (xas_retry(&xas, folio))
1886                 goto repeat;
1887         /*
1888          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1889          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1890          */
1891         if (!folio || xa_is_value(folio))
1892                 goto out;
1893
1894         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1895                 goto repeat;
1896
1897         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1898                 folio_put(folio);
1899                 goto repeat;
1900         }
1901 out:
1902         rcu_read_unlock();
1903
1904         return folio;
1905 }
1906
1907 /**
1908  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1909  * @mapping: The address_space to search.
1910  * @index: The page index.
1911  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1912  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1913  *
1914  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1915  *
1916  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1917  *
1918  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1919  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1920  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1921  *   instead of allocating a new folio to replace it.
1922  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1923  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1924  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1925  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1926  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1927  *   returning so the caller can do the same dance.
1928  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1929  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1930  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1931  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1932  *
1933  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1934  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1935  *
1936  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1937  *
1938  * Return: The found folio or %NULL otherwise.
1939  */
1940 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1941                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1942 {
1943         struct folio *folio;
1944
1945 repeat:
1946         folio = mapping_get_entry(mapping, index);
1947         if (xa_is_value(folio)) {
1948                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1949                         return folio;
1950                 folio = NULL;
1951         }
1952         if (!folio)
1953                 goto no_page;
1954
1955         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1956                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1957                         if (!folio_trylock(folio)) {
1958                                 folio_put(folio);
1959                                 return NULL;
1960                         }
1961                 } else {
1962                         folio_lock(folio);
1963                 }
1964
1965                 /* Has the page been truncated? */
1966                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1967                         folio_unlock(folio);
1968                         folio_put(folio);
1969                         goto repeat;
1970                 }
1971                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1972         }
1973
1974         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1975                 folio_mark_accessed(folio);
1976         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1977                 /* Clear idle flag for buffer write */
1978                 if (folio_test_idle(folio))
1979                         folio_clear_idle(folio);
1980         }
1981
1982         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1983                 folio_wait_stable(folio);
1984 no_page:
1985         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1986                 int err;
1987                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1988                         gfp |= __GFP_WRITE;
1989                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1990                         gfp &= ~__GFP_FS;
1991                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1992                         gfp &= ~GFP_KERNEL;
1993                         gfp |= GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN;
1994                 }
1995
1996                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
1997                 if (!folio)
1998                         return NULL;
1999
2000                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
2001                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
2002
2003                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
2004                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
2005                         __folio_set_referenced(folio);
2006
2007                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
2008                 if (unlikely(err)) {
2009                         folio_put(folio);
2010                         folio = NULL;
2011                         if (err == -EEXIST)
2012                                 goto repeat;
2013                 }
2014
2015                 /*
2016                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
2017                  * we expect an unlocked page.
2018                  */
2019                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
2020                         folio_unlock(folio);
2021         }
2022
2023         return folio;
2024 }
2025 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
2026
2027 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
2028                 xa_mark_t mark)
2029 {
2030         struct folio *folio;
2031
2032 retry:
2033         if (mark == XA_PRESENT)
2034                 folio = xas_find(xas, max);
2035         else
2036                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
2037
2038         if (xas_retry(xas, folio))
2039                 goto retry;
2040         /*
2041          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
2042          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
2043          * without attempting to raise page count.
2044          */
2045         if (!folio || xa_is_value(folio))
2046                 return folio;
2047
2048         if (!folio_try_get_rcu(folio))
2049                 goto reset;
2050
2051         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
2052                 folio_put(folio);
2053                 goto reset;
2054         }
2055
2056         return folio;
2057 reset:
2058         xas_reset(xas);
2059         goto retry;
2060 }
2061
2062 /**
2063  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2064  * @mapping:    The address_space to search
2065  * @start:      The starting page cache index
2066  * @end:        The final page index (inclusive).
2067  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2068  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2069  *
2070  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2071  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2072  * takes a reference on any actual folios it returns.
2073  *
2074  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2075  * due to not-present entries or large folios.
2076  *
2077  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2078  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2079  *
2080  * Return: The number of entries which were found.
2081  */
2082 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2083                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2084 {
2085         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2086         struct folio *folio;
2087
2088         rcu_read_lock();
2089         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2090                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2091                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2092                         break;
2093         }
2094         rcu_read_unlock();
2095
2096         return folio_batch_count(fbatch);
2097 }
2098
2099 /**
2100  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2101  * @mapping:    The address_space to search.
2102  * @start:      The starting page cache index.
2103  * @end:        The final page index (inclusive).
2104  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2105  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2106  *
2107  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2108  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2109  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2110  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2111  * partially outside the range are not returned.
2112  *
2113  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2114  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2115  * locked or folios under writeback.
2116  *
2117  * Return: The number of entries which were found.
2118  */
2119 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2120                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2121 {
2122         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2123         struct folio *folio;
2124
2125         rcu_read_lock();
2126         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2127                 if (!xa_is_value(folio)) {
2128                         if (folio->index < start)
2129                                 goto put;
2130                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2131                                 goto put;
2132                         if (!folio_trylock(folio))
2133                                 goto put;
2134                         if (folio->mapping != mapping ||
2135                             folio_test_writeback(folio))
2136                                 goto unlock;
2137                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2138                                         folio);
2139                 }
2140                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2141                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2142                         break;
2143                 continue;
2144 unlock:
2145                 folio_unlock(folio);
2146 put:
2147                 folio_put(folio);
2148         }
2149         rcu_read_unlock();
2150
2151         return folio_batch_count(fbatch);
2152 }
2153
2154 static inline
2155 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2156 {
2157         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2158                 return false;
2159         if (index >= max)
2160                 return false;
2161         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2162 }
2163
2164 /**
2165  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
2166  * @mapping:    The address_space to search
2167  * @start:      The starting page index
2168  * @end:        The final page index (inclusive)
2169  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2170  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2171  *
2172  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
2173  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
2174  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
2175  * a reference against the returned pages.
2176  *
2177  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
2178  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
2179  * We also update @start to index the next page for the traversal.
2180  *
2181  * Return: the number of pages which were found. If this number is
2182  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
2183  * reached.
2184  */
2185 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2186                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
2187                               struct page **pages)
2188 {
2189         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2190         struct folio *folio;
2191         unsigned ret = 0;
2192
2193         if (unlikely(!nr_pages))
2194                 return 0;
2195
2196         rcu_read_lock();
2197         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2198                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2199                 if (xa_is_value(folio))
2200                         continue;
2201
2202 again:
2203                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2204                 if (++ret == nr_pages) {
2205                         *start = xas.xa_index + 1;
2206                         goto out;
2207                 }
2208                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end)) {
2209                         xas.xa_index++;
2210                         folio_ref_inc(folio);
2211                         goto again;
2212                 }
2213         }
2214
2215         /*
2216          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2217          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2218          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2219          * already broken anyway.
2220          */
2221         if (end == (pgoff_t)-1)
2222                 *start = (pgoff_t)-1;
2223         else
2224                 *start = end + 1;
2225 out:
2226         rcu_read_unlock();
2227
2228         return ret;
2229 }
2230
2231 /**
2232  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2233  * @mapping:    The address_space to search
2234  * @index:      The starting page index
2235  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2236  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2237  *
2238  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages_range(),
2239  * except that the returned number of pages are guaranteed to be
2240  * contiguous.
2241  *
2242  * Return: the number of pages which were found.
2243  */
2244 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2245                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2246 {
2247         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2248         struct folio *folio;
2249         unsigned int ret = 0;
2250
2251         if (unlikely(!nr_pages))
2252                 return 0;
2253
2254         rcu_read_lock();
2255         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2256                 if (xas_retry(&xas, folio))
2257                         continue;
2258                 /*
2259                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2260                  * No current caller is looking for DAX entries.
2261                  */
2262                 if (xa_is_value(folio))
2263                         break;
2264
2265                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2266                         goto retry;
2267
2268                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2269                         goto put_page;
2270
2271 again:
2272                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2273                 if (++ret == nr_pages)
2274                         break;
2275                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, ULONG_MAX)) {
2276                         xas.xa_index++;
2277                         folio_ref_inc(folio);
2278                         goto again;
2279                 }
2280                 continue;
2281 put_page:
2282                 folio_put(folio);
2283 retry:
2284                 xas_reset(&xas);
2285         }
2286         rcu_read_unlock();
2287         return ret;
2288 }
2289 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2290
2291 /**
2292  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2293  * @mapping:    the address_space to search
2294  * @index:      the starting page index
2295  * @end:        The final page index (inclusive)
2296  * @tag:        the tag index
2297  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2298  * @pages:      where the resulting pages are placed
2299  *
2300  * Like find_get_pages_range(), except we only return head pages which are
2301  * tagged with @tag.  @index is updated to the index immediately after the
2302  * last page we return, ready for the next iteration.
2303  *
2304  * Return: the number of pages which were found.
2305  */
2306 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2307                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2308                         struct page **pages)
2309 {
2310         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2311         struct folio *folio;
2312         unsigned ret = 0;
2313
2314         if (unlikely(!nr_pages))
2315                 return 0;
2316
2317         rcu_read_lock();
2318         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2319                 /*
2320                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2321                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2322                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2323                  */
2324                 if (xa_is_value(folio))
2325                         continue;
2326
2327                 pages[ret] = &folio->page;
2328                 if (++ret == nr_pages) {
2329                         *index = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2330                         goto out;
2331                 }
2332         }
2333
2334         /*
2335          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2336          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2337          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2338          * broken anyway.
2339          */
2340         if (end == (pgoff_t)-1)
2341                 *index = (pgoff_t)-1;
2342         else
2343                 *index = end + 1;
2344 out:
2345         rcu_read_unlock();
2346
2347         return ret;
2348 }
2349 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2350
2351 /*
2352  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2353  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2354  *
2355  *      ---R__________________________________________B__________
2356  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2357  *
2358  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2359  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2360  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2361  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2362  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2363  *
2364  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2365  */
2366 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2367 {
2368         ra->ra_pages /= 4;
2369 }
2370
2371 /*
2372  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2373  *
2374  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2375  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2376  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2377  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2378  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2379  */
2380 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2381                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2382 {
2383         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2384         struct folio *folio;
2385
2386         rcu_read_lock();
2387         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2388                 if (xas_retry(&xas, folio))
2389                         continue;
2390                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2391                         break;
2392                 if (xa_is_sibling(folio))
2393                         break;
2394                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2395                         goto retry;
2396
2397                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2398                         goto put_folio;
2399
2400                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2401                         break;
2402                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2403                         break;
2404                 if (folio_test_readahead(folio))
2405                         break;
2406                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2407                 continue;
2408 put_folio:
2409                 folio_put(folio);
2410 retry:
2411                 xas_reset(&xas);
2412         }
2413         rcu_read_unlock();
2414 }
2415
2416 static int filemap_read_folio(struct file *file, struct address_space *mapping,
2417                 struct folio *folio)
2418 {
2419         int error;
2420
2421         /*
2422          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2423          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if read_folio
2424          * fails.
2425          */
2426         folio_clear_error(folio);
2427         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2428         error = mapping->a_ops->read_folio(file, folio);
2429         if (error)
2430                 return error;
2431
2432         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2433         if (error)
2434                 return error;
2435         if (folio_test_uptodate(folio))
2436                 return 0;
2437         shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2438         return -EIO;
2439 }
2440
2441 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2442                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct folio *folio)
2443 {
2444         int count;
2445
2446         if (folio_test_uptodate(folio))
2447                 return true;
2448         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2449         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2450                 return false;
2451         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2452                 return false;
2453         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2454                 return false;
2455
2456         count = iter->count;
2457         if (folio_pos(folio) > pos) {
2458                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2459                 pos = 0;
2460         } else {
2461                 pos -= folio_pos(folio);
2462         }
2463
2464         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(folio, pos, count);
2465 }
2466
2467 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2468                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2469                 struct folio *folio)
2470 {
2471         int error;
2472
2473         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2474                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2475                         return -EAGAIN;
2476         } else {
2477                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2478         }
2479
2480         if (!folio_trylock(folio)) {
2481                 error = -EAGAIN;
2482                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2483                         goto unlock_mapping;
2484                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2485                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2486                         /*
2487                          * This is where we usually end up waiting for a
2488                          * previously submitted readahead to finish.
2489                          */
2490                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2491                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2492                 }
2493                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2494                 if (error)
2495                         goto unlock_mapping;
2496         }
2497
2498         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2499         if (!folio->mapping)
2500                 goto unlock;
2501
2502         error = 0;
2503         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, folio))
2504                 goto unlock;
2505
2506         error = -EAGAIN;
2507         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2508                 goto unlock;
2509
2510         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping, folio);
2511         goto unlock_mapping;
2512 unlock:
2513         folio_unlock(folio);
2514 unlock_mapping:
2515         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2516         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2517                 folio_put(folio);
2518         return error;
2519 }
2520
2521 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2522                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2523                 struct folio_batch *fbatch)
2524 {
2525         struct folio *folio;
2526         int error;
2527
2528         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2529         if (!folio)
2530                 return -ENOMEM;
2531
2532         /*
2533          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2534          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2535          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2536          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2537          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2538          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2539          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2540          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2541          * pages or ->readahead() that need to hold invalidate_lock
2542          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2543          * well to keep locking rules simple.
2544          */
2545         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2546         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2547                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2548         if (error == -EEXIST)
2549                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2550         if (error)
2551                 goto error;
2552
2553         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
2554         if (error)
2555                 goto error;
2556
2557         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2558         folio_batch_add(fbatch, folio);
2559         return 0;
2560 error:
2561         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2562         folio_put(folio);
2563         return error;
2564 }
2565
2566 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2567                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2568                 pgoff_t last_index)
2569 {
2570         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2571
2572         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2573                 return -EAGAIN;
2574         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2575         return 0;
2576 }
2577
2578 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2579                 struct folio_batch *fbatch)
2580 {
2581         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2582         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2583         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2584         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2585         pgoff_t last_index;
2586         struct folio *folio;
2587         int err = 0;
2588
2589         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2590 retry:
2591         if (fatal_signal_pending(current))
2592                 return -EINTR;
2593
2594         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2595         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2596                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2597                         return -EAGAIN;
2598                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2599                                 last_index - index);
2600                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2601         }
2602         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2603                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2604                         return -EAGAIN;
2605                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2606                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2607                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2608                         goto retry;
2609                 return err;
2610         }
2611
2612         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2613         if (folio_test_readahead(folio)) {
2614                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2615                 if (err)
2616                         goto err;
2617         }
2618         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2619                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2620                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2621                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2622                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, folio);
2623                 if (err)
2624                         goto err;
2625         }
2626
2627         return 0;
2628 err:
2629         if (err < 0)
2630                 folio_put(folio);
2631         if (likely(--fbatch->nr))
2632                 return 0;
2633         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2634                 goto retry;
2635         return err;
2636 }
2637
2638 static inline bool pos_same_folio(loff_t pos1, loff_t pos2, struct folio *folio)
2639 {
2640         unsigned int shift = folio_shift(folio);
2641
2642         return (pos1 >> shift == pos2 >> shift);
2643 }
2644
2645 /**
2646  * filemap_read - Read data from the page cache.
2647  * @iocb: The iocb to read.
2648  * @iter: Destination for the data.
2649  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2650  *
2651  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2652  * uses the readahead and read_folio address_space operations to fetch it.
2653  *
2654  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2655  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2656  * a negative error number.
2657  */
2658 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2659                 ssize_t already_read)
2660 {
2661         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2662         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2663         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2664         struct inode *inode = mapping->host;
2665         struct folio_batch fbatch;
2666         int i, error = 0;
2667         bool writably_mapped;
2668         loff_t isize, end_offset;
2669
2670         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2671                 return 0;
2672         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2673                 return 0;
2674
2675         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2676         folio_batch_init(&fbatch);
2677
2678         do {
2679                 cond_resched();
2680
2681                 /*
2682                  * If we've already successfully copied some data, then we
2683                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2684                  * an async read NOWAIT at that point.
2685                  */
2686                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2687                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2688
2689                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2690                         break;
2691
2692                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &fbatch);
2693                 if (error < 0)
2694                         break;
2695
2696                 /*
2697                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2698                  *
2699                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2700                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2701                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2702                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2703                  */
2704                 isize = i_size_read(inode);
2705                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2706                         goto put_folios;
2707                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2708
2709                 /*
2710                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2711                  * cachelines that might be contended:
2712                  */
2713                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2714
2715                 /*
2716                  * When a read accesses the same folio several times, only
2717                  * mark it as accessed the first time.
2718                  */
2719                 if (!pos_same_folio(iocb->ki_pos, ra->prev_pos - 1,
2720                                                         fbatch.folios[0]))
2721                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2722
2723                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2724                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2725                         size_t fsize = folio_size(folio);
2726                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2727                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2728                                              fsize - offset);
2729                         size_t copied;
2730
2731                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2732                                 break;
2733                         if (i > 0)
2734                                 folio_mark_accessed(folio);
2735                         /*
2736                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2737                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2738                          * before reading the folio on the kernel side.
2739                          */
2740                         if (writably_mapped)
2741                                 flush_dcache_folio(folio);
2742
2743                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2744
2745                         already_read += copied;
2746                         iocb->ki_pos += copied;
2747                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2748
2749                         if (copied < bytes) {
2750                                 error = -EFAULT;
2751                                 break;
2752                         }
2753                 }
2754 put_folios:
2755                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2756                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2757                 folio_batch_init(&fbatch);
2758         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2759
2760         file_accessed(filp);
2761
2762         return already_read ? already_read : error;
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2765
2766 /**
2767  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2768  * @iocb:       kernel I/O control block
2769  * @iter:       destination for the data read
2770  *
2771  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2772  * that can use the page cache directly.
2773  *
2774  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2775  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2776  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2777  *
2778  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2779  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2780  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2781  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2782  *
2783  * Return:
2784  * * number of bytes copied, even for partial reads
2785  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2786  */
2787 ssize_t
2788 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2789 {
2790         size_t count = iov_iter_count(iter);
2791         ssize_t retval = 0;
2792
2793         if (!count)
2794                 return 0; /* skip atime */
2795
2796         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2797                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2798                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2799                 struct inode *inode = mapping->host;
2800
2801                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2802                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2803                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2804                                 return -EAGAIN;
2805                 } else {
2806                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2807                                                 iocb->ki_pos,
2808                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2809                         if (retval < 0)
2810                                 return retval;
2811                 }
2812
2813                 file_accessed(file);
2814
2815                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2816                 if (retval >= 0) {
2817                         iocb->ki_pos += retval;
2818                         count -= retval;
2819                 }
2820                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2821                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2822
2823                 /*
2824                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2825                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2826                  * we've already read everything we wanted to, or if
2827                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2828                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2829                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2830                  * DAX files, so don't bother trying.
2831                  */
2832                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2833                         return retval;
2834                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2835                         return retval;
2836         }
2837
2838         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2839 }
2840 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2841
2842 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2843                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2844                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2845 {
2846         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2847         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2848
2849         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2850                 return seek_data ? start : end;
2851         if (!ops->is_partially_uptodate)
2852                 return seek_data ? end : start;
2853
2854         xas_pause(xas);
2855         rcu_read_unlock();
2856         folio_lock(folio);
2857         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2858                 goto unlock;
2859
2860         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
2861
2862         do {
2863                 if (ops->is_partially_uptodate(folio, offset, bsz) ==
2864                                                         seek_data)
2865                         break;
2866                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2867                 offset += bsz;
2868         } while (offset < folio_size(folio));
2869 unlock:
2870         folio_unlock(folio);
2871         rcu_read_lock();
2872         return start;
2873 }
2874
2875 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
2876 {
2877         if (xa_is_value(folio))
2878                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2879         return folio_size(folio);
2880 }
2881
2882 /**
2883  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2884  * @mapping: Address space to search.
2885  * @start: First byte to consider.
2886  * @end: Limit of search (exclusive).
2887  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2888  *
2889  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2890  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2891  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2892  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2893  * unwritten extents.
2894  *
2895  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2896  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2897  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2898  * and @end contain data.
2899  */
2900 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2901                 loff_t end, int whence)
2902 {
2903         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2904         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2905         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2906         struct folio *folio;
2907
2908         if (end <= start)
2909                 return -ENXIO;
2910
2911         rcu_read_lock();
2912         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2913                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2914                 size_t seek_size;
2915
2916                 if (start < pos) {
2917                         if (!seek_data)
2918                                 goto unlock;
2919                         start = pos;
2920                 }
2921
2922                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
2923                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
2924                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
2925                                 seek_data);
2926                 if (start < pos)
2927                         goto unlock;
2928                 if (start >= end)
2929                         break;
2930                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2931                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2932                 if (!xa_is_value(folio))
2933                         folio_put(folio);
2934         }
2935         if (seek_data)
2936                 start = -ENXIO;
2937 unlock:
2938         rcu_read_unlock();
2939         if (folio && !xa_is_value(folio))
2940                 folio_put(folio);
2941         if (start > end)
2942                 return end;
2943         return start;
2944 }
2945
2946 #ifdef CONFIG_MMU
2947 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2948 /*
2949  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2950  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2951  * @folio - the folio to lock.
2952  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2953  *
2954  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
2955  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
2956  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
2957  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
2958  * needs to be fput()'ed at a later point.
2959  */
2960 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
2961                                      struct file **fpin)
2962 {
2963         if (folio_trylock(folio))
2964                 return 1;
2965
2966         /*
2967          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2968          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2969          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2970          */
2971         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2972                 return 0;
2973
2974         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2975         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2976                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
2977                         /*
2978                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2979                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2980                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2981                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2982                          */
2983                         if (*fpin == NULL)
2984                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2985                         return 0;
2986                 }
2987         } else
2988                 __folio_lock(folio);
2989
2990         return 1;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2995  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2996  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2997  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2998  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2999  */
3000 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
3001 {
3002         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3003         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3004         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3005         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
3006         struct file *fpin = NULL;
3007         unsigned long vm_flags = vmf->vma->vm_flags;
3008         unsigned int mmap_miss;
3009
3010 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3011         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
3012         if (vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
3013                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3014                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3015                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3016                 /*
3017                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3018                  * readahead, unless we've been told not to.
3019                  */
3020                 if (!(vm_flags & VM_RAND_READ))
3021                         ra->size *= 2;
3022                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3023                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3024                 return fpin;
3025         }
3026 #endif
3027
3028         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3029         if (vm_flags & VM_RAND_READ)
3030                 return fpin;
3031         if (!ra->ra_pages)
3032                 return fpin;
3033
3034         if (vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3035                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3036                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3037                 return fpin;
3038         }
3039
3040         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3041         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3042         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3043                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3044
3045         /*
3046          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3047          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3048          */
3049         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3050                 return fpin;
3051
3052         /*
3053          * mmap read-around
3054          */
3055         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3056         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3057         ra->size = ra->ra_pages;
3058         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3059         ractl._index = ra->start;
3060         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3061         return fpin;
3062 }
3063
3064 /*
3065  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3066  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3067  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3068  */
3069 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3070                                             struct folio *folio)
3071 {
3072         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3073         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3074         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3075         struct file *fpin = NULL;
3076         unsigned int mmap_miss;
3077
3078         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3079         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3080                 return fpin;
3081
3082         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3083         if (mmap_miss)
3084                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3085
3086         if (folio_test_readahead(folio)) {
3087                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3088                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3089         }
3090         return fpin;
3091 }
3092
3093 /**
3094  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3095  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3096  *
3097  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3098  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3099  *
3100  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3101  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3102  * having a lot of duplicated code.
3103  *
3104  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3105  *
3106  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3107  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3108  *
3109  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3110  * has not been released.
3111  *
3112  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3113  *
3114  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3115  */
3116 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3117 {
3118         int error;
3119         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3120         struct file *fpin = NULL;
3121         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3122         struct inode *inode = mapping->host;
3123         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3124         struct folio *folio;
3125         vm_fault_t ret = 0;
3126         bool mapping_locked = false;
3127
3128         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3129         if (unlikely(index >= max_idx))
3130                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3131
3132         /*
3133          * Do we have something in the page cache already?
3134          */
3135         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3136         if (likely(folio)) {
3137                 /*
3138                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3139                  * the lock.
3140                  */
3141                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3142                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3143                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3144                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3145                         mapping_locked = true;
3146                 }
3147         } else {
3148                 /* No page in the page cache at all */
3149                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3150                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3151                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3152                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3153 retry_find:
3154                 /*
3155                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3156                  * invalidate_lock
3157                  */
3158                 if (!mapping_locked) {
3159                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3160                         mapping_locked = true;
3161                 }
3162                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3163                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3164                                           vmf->gfp_mask);
3165                 if (!folio) {
3166                         if (fpin)
3167                                 goto out_retry;
3168                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3169                         return VM_FAULT_OOM;
3170                 }
3171         }
3172
3173         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3174                 goto out_retry;
3175
3176         /* Did it get truncated? */
3177         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3178                 folio_unlock(folio);
3179                 folio_put(folio);
3180                 goto retry_find;
3181         }
3182         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3183
3184         /*
3185          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3186          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3187          */
3188         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3189                 /*
3190                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3191                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3192                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3193                  * try again.
3194                  */
3195                 if (!mapping_locked) {
3196                         folio_unlock(folio);
3197                         folio_put(folio);
3198                         goto retry_find;
3199                 }
3200                 goto page_not_uptodate;
3201         }
3202
3203         /*
3204          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3205          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3206          * redo the fault.
3207          */
3208         if (fpin) {
3209                 folio_unlock(folio);
3210                 goto out_retry;
3211         }
3212         if (mapping_locked)
3213                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3214
3215         /*
3216          * Found the page and have a reference on it.
3217          * We must recheck i_size under page lock.
3218          */
3219         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3220         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3221                 folio_unlock(folio);
3222                 folio_put(folio);
3223                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3224         }
3225
3226         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3227         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3228
3229 page_not_uptodate:
3230         /*
3231          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3232          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3233          * because there really aren't any performance issues here
3234          * and we need to check for errors.
3235          */
3236         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3237         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
3238         if (fpin)
3239                 goto out_retry;
3240         folio_put(folio);
3241
3242         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3243                 goto retry_find;
3244         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3245
3246         return VM_FAULT_SIGBUS;
3247
3248 out_retry:
3249         /*
3250          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3251          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3252          * page.
3253          */
3254         if (folio)
3255                 folio_put(folio);
3256         if (mapping_locked)
3257                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3258         if (fpin)
3259                 fput(fpin);
3260         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3261 }
3262 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3263
3264 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3265 {
3266         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3267
3268         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3269         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3270                 unlock_page(page);
3271                 put_page(page);
3272                 return true;
3273         }
3274
3275         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3276                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3277                 if (!ret) {
3278                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3279                         unlock_page(page);
3280                         return true;
3281                 }
3282         }
3283
3284         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3285                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3286
3287         /* See comment in handle_pte_fault() */
3288         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3289                 unlock_page(page);
3290                 put_page(page);
3291                 return true;
3292         }
3293
3294         return false;
3295 }
3296
3297 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3298                                        struct address_space *mapping,
3299                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3300 {
3301         unsigned long max_idx;
3302
3303         do {
3304                 if (!folio)
3305                         return NULL;
3306                 if (xas_retry(xas, folio))
3307                         continue;
3308                 if (xa_is_value(folio))
3309                         continue;
3310                 if (folio_test_locked(folio))
3311                         continue;
3312                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3313                         continue;
3314                 /* Has the page moved or been split? */
3315                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3316                         goto skip;
3317                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3318                         goto skip;
3319                 if (!folio_trylock(folio))
3320                         goto skip;
3321                 if (folio->mapping != mapping)
3322                         goto unlock;
3323                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3324                         goto unlock;
3325                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3326                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3327                         goto unlock;
3328                 return folio;
3329 unlock:
3330                 folio_unlock(folio);
3331 skip:
3332                 folio_put(folio);
3333         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3334
3335         return NULL;
3336 }
3337
3338 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3339                                           struct xa_state *xas,
3340                                           pgoff_t end_pgoff)
3341 {
3342         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3343                                   mapping, xas, end_pgoff);
3344 }
3345
3346 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3347                                          struct xa_state *xas,
3348                                          pgoff_t end_pgoff)
3349 {
3350         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3351                                   mapping, xas, end_pgoff);
3352 }
3353
3354 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3355                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3356 {
3357         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3358         struct file *file = vma->vm_file;
3359         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3360         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3361         unsigned long addr;
3362         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3363         struct folio *folio;
3364         struct page *page;
3365         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3366         vm_fault_t ret = 0;
3367
3368         rcu_read_lock();
3369         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3370         if (!folio)
3371                 goto out;
3372
3373         if (filemap_map_pmd(vmf, &folio->page)) {
3374                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3375                 goto out;
3376         }
3377
3378         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3379         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3380         do {
3381 again:
3382                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3383                 if (PageHWPoison(page))
3384                         goto unlock;
3385
3386                 if (mmap_miss > 0)
3387                         mmap_miss--;
3388
3389                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3390                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3391                 last_pgoff = xas.xa_index;
3392
3393                 /*
3394                  * NOTE: If there're PTE markers, we'll leave them to be
3395                  * handled in the specific fault path, and it'll prohibit the
3396                  * fault-around logic.
3397                  */
3398                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3399                         goto unlock;
3400
3401                 /* We're about to handle the fault */
3402                 if (vmf->address == addr)
3403                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3404
3405                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3406                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3407                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3408                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3409                         xas.xa_index++;
3410                         folio_ref_inc(folio);
3411                         goto again;
3412                 }
3413                 folio_unlock(folio);
3414                 continue;
3415 unlock:
3416                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3417                         xas.xa_index++;
3418                         goto again;
3419                 }
3420                 folio_unlock(folio);
3421                 folio_put(folio);
3422         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3423         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3424 out:
3425         rcu_read_unlock();
3426         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3427         return ret;
3428 }
3429 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3430
3431 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3432 {
3433         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3434         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3435         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3436
3437         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3438         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3439         folio_lock(folio);
3440         if (folio->mapping != mapping) {
3441                 folio_unlock(folio);
3442                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3443                 goto out;
3444         }
3445         /*
3446          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3447          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3448          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3449          */
3450         folio_mark_dirty(folio);
3451         folio_wait_stable(folio);
3452 out:
3453         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3454         return ret;
3455 }
3456
3457 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3458         .fault          = filemap_fault,
3459         .map_pages      = filemap_map_pages,
3460         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3461 };
3462
3463 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3464
3465 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3466 {
3467         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3468
3469         if (!mapping->a_ops->read_folio)
3470                 return -ENOEXEC;
3471         file_accessed(file);
3472         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3473         return 0;
3474 }
3475
3476 /*
3477  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3478  */
3479 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3480 {
3481         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3482                 return -EINVAL;
3483         return generic_file_mmap(file, vma);
3484 }
3485 #else
3486 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3487 {
3488         return VM_FAULT_SIGBUS;
3489 }
3490 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3491 {
3492         return -ENOSYS;
3493 }
3494 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3495 {
3496         return -ENOSYS;
3497 }
3498 #endif /* CONFIG_MMU */
3499
3500 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3501 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3502 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3503
3504 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3505                 pgoff_t index, filler_t filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3506 {
3507         struct folio *folio;
3508         int err;
3509
3510         if (!filler)
3511                 filler = mapping->a_ops->read_folio;
3512 repeat:
3513         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3514         if (!folio) {
3515                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3516                 if (!folio)
3517                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3518                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3519                 if (unlikely(err)) {
3520                         folio_put(folio);
3521                         if (err == -EEXIST)
3522                                 goto repeat;
3523                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3524                         return ERR_PTR(err);
3525                 }
3526
3527 filler:
3528                 err = filler(file, folio);
3529                 if (err < 0) {
3530                         folio_put(folio);
3531                         return ERR_PTR(err);
3532                 }
3533
3534                 folio_wait_locked(folio);
3535                 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
3536                         folio_put(folio);
3537                         return ERR_PTR(-EIO);
3538                 }
3539
3540                 goto out;
3541         }
3542         if (folio_test_uptodate(folio))
3543                 goto out;
3544
3545         if (!folio_trylock(folio)) {
3546                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3547                 goto repeat;
3548         }
3549
3550         /* Folio was truncated from mapping */
3551         if (!folio->mapping) {
3552                 folio_unlock(folio);
3553                 folio_put(folio);
3554                 goto repeat;
3555         }
3556
3557         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3558         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3559                 folio_unlock(folio);
3560                 goto out;
3561         }
3562
3563         /*
3564          * A previous I/O error may have been due to temporary
3565          * failures.
3566          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3567          * set again if read page fails.
3568          */
3569         folio_clear_error(folio);
3570         goto filler;
3571
3572 out:
3573         folio_mark_accessed(folio);
3574         return folio;
3575 }
3576
3577 /**
3578  * read_cache_folio - Read into page cache, fill it if needed.
3579  * @mapping: The address_space to read from.
3580  * @index: The index to read.
3581  * @filler: Function to perform the read, or NULL to use aops->read_folio().
3582  * @file: Passed to filler function, may be NULL if not required.
3583  *
3584  * Read one page into the page cache.  If it succeeds, the folio returned
3585  * will contain @index, but it may not be the first page of the folio.
3586  *
3587  * If the filler function returns an error, it will be returned to the
3588  * caller.
3589  *
3590  * Context: May sleep.  Expects mapping->invalidate_lock to be held.
3591  * Return: An uptodate folio on success, ERR_PTR() on failure.
3592  */
3593 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3594                 filler_t filler, struct file *file)
3595 {
3596         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file,
3597                         mapping_gfp_mask(mapping));
3598 }
3599 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3600
3601 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3602                 pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3603 {
3604         struct folio *folio;
3605
3606         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file, gfp);
3607         if (IS_ERR(folio))
3608                 return &folio->page;
3609         return folio_file_page(folio, index);
3610 }
3611
3612 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3613                         pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file)
3614 {
3615         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, file,
3616                         mapping_gfp_mask(mapping));
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3619
3620 /**
3621  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3622  * @mapping:    the page's address_space
3623  * @index:      the page index
3624  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3625  *
3626  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3627  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3628  *
3629  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3630  *
3631  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3632  *
3633  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3634  */
3635 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3636                                 pgoff_t index,
3637                                 gfp_t gfp)
3638 {
3639         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3640 }
3641 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3642
3643 /*
3644  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3645  */
3646 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3647 {
3648         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3649         char pathname[128];
3650         char *path;
3651
3652         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3653         if (__ratelimit(&_rs)) {
3654                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3655                 if (IS_ERR(path))
3656                         path = "(unknown)";
3657                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3658                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3659                         current->comm);
3660         }
3661 }
3662
3663 ssize_t
3664 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3665 {
3666         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3667         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3668         struct inode    *inode = mapping->host;
3669         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3670         ssize_t         written;
3671         size_t          write_len;
3672         pgoff_t         end;
3673
3674         write_len = iov_iter_count(from);
3675         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3676
3677         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3678                 /* If there are pages to writeback, return */
3679                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3680                                            pos + write_len - 1))
3681                         return -EAGAIN;
3682         } else {
3683                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3684                                                         pos + write_len - 1);
3685                 if (written)
3686                         goto out;
3687         }
3688
3689         /*
3690          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3691          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3692          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3693          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3694          */
3695         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3696                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3697         /*
3698          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3699          * to buffered write.
3700          */
3701         if (written) {
3702                 if (written == -EBUSY)
3703                         return 0;
3704                 goto out;
3705         }
3706
3707         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3708
3709         /*
3710          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3711          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3712          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3713          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3714          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3715          * fails, tough, the write still worked...
3716          *
3717          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3718          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3719          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3720          * them by removing it completely.
3721          *
3722          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3723          *
3724          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3725          */
3726         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3727             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3728                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3729
3730         if (written > 0) {
3731                 pos += written;
3732                 write_len -= written;
3733                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3734                         i_size_write(inode, pos);
3735                         mark_inode_dirty(inode);
3736                 }
3737                 iocb->ki_pos = pos;
3738         }
3739         if (written != -EIOCBQUEUED)
3740                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3741 out:
3742         return written;
3743 }
3744 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3745
3746 ssize_t generic_perform_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i)
3747 {
3748         struct file *file = iocb->ki_filp;
3749         loff_t pos = iocb->ki_pos;
3750         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3751         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3752         long status = 0;
3753         ssize_t written = 0;
3754
3755         do {
3756                 struct page *page;
3757                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3758                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3759                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3760                 void *fsdata;
3761
3762                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3763                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3764                                                 iov_iter_count(i));
3765
3766 again:
3767                 /*
3768                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3769                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3770                  * same page as we're writing to, without it being marked
3771                  * up-to-date.
3772                  */
3773                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes) == bytes)) {
3774                         status = -EFAULT;
3775                         break;
3776                 }
3777
3778                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3779                         status = -EINTR;
3780                         break;
3781                 }
3782
3783                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes,
3784                                                 &page, &fsdata);
3785                 if (unlikely(status < 0))
3786                         break;
3787
3788                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3789                         flush_dcache_page(page);
3790
3791                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3792                 flush_dcache_page(page);
3793
3794                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3795                                                 page, fsdata);
3796                 if (unlikely(status != copied)) {
3797                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3798                         if (unlikely(status < 0))
3799                                 break;
3800                 }
3801                 cond_resched();
3802
3803                 if (unlikely(status == 0)) {
3804                         /*
3805                          * A short copy made ->write_end() reject the
3806                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3807                          * halfway through, might be a race with munmap,
3808                          * might be severe memory pressure.
3809                          */
3810                         if (copied)
3811                                 bytes = copied;
3812                         goto again;
3813                 }
3814                 pos += status;
3815                 written += status;
3816
3817                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3818         } while (iov_iter_count(i));
3819
3820         return written ? written : status;
3821 }
3822 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3823
3824 /**
3825  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3826  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3827  * @from:       iov_iter with data to write
3828  *
3829  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3830  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3831  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3832  * do direct IO or a standard buffered write.
3833  *
3834  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3835  * object which does not need locking at all.
3836  *
3837  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3838  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3839  * avoid syncing under i_rwsem.
3840  *
3841  * Return:
3842  * * number of bytes written, even for truncated writes
3843  * * negative error code if no data has been written at all
3844  */
3845 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3846 {
3847         struct file *file = iocb->ki_filp;
3848         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3849         struct inode    *inode = mapping->host;
3850         ssize_t         written = 0;
3851         ssize_t         err;
3852         ssize_t         status;
3853
3854         /* We can write back this queue in page reclaim */
3855         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3856         err = file_remove_privs(file);
3857         if (err)
3858                 goto out;
3859
3860         err = file_update_time(file);
3861         if (err)
3862                 goto out;
3863
3864         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3865                 loff_t pos, endbyte;
3866
3867                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3868                 /*
3869                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3870                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3871                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3872                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3873                  * page-cache pages correctly).
3874                  */
3875                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3876                         goto out;
3877
3878                 pos = iocb->ki_pos;
3879                 status = generic_perform_write(iocb, from);
3880                 /*
3881                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3882                  * then we want to return the number of bytes which were
3883                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3884                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3885                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3886                  */
3887                 if (unlikely(status < 0)) {
3888                         err = status;
3889                         goto out;
3890                 }
3891                 /*
3892                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3893                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3894                  * semantics.
3895                  */
3896                 endbyte = pos + status - 1;
3897                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3898                 if (err == 0) {
3899                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3900                         written += status;
3901                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3902                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3903                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3904                 } else {
3905                         /*
3906                          * We don't know how much we wrote, so just return
3907                          * the number of bytes which were direct-written
3908                          */
3909                 }
3910         } else {
3911                 written = generic_perform_write(iocb, from);
3912                 if (likely(written > 0))
3913                         iocb->ki_pos += written;
3914         }
3915 out:
3916         current->backing_dev_info = NULL;
3917         return written ? written : err;
3918 }
3919 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3920
3921 /**
3922  * generic_file_write_iter - write data to a file
3923  * @iocb:       IO state structure
3924  * @from:       iov_iter with data to write
3925  *
3926  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3927  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3928  * and acquires i_rwsem as needed.
3929  * Return:
3930  * * negative error code if no data has been written at all of
3931  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3932  * * number of bytes written, even for truncated writes
3933  */
3934 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3935 {
3936         struct file *file = iocb->ki_filp;
3937         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3938         ssize_t ret;
3939
3940         inode_lock(inode);
3941         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3942         if (ret > 0)
3943                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3944         inode_unlock(inode);
3945
3946         if (ret > 0)
3947                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3948         return ret;
3949 }
3950 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3951
3952 /**
3953  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
3954  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
3955  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
3956  *
3957  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
3958  * (presumably at folio->private).
3959  *
3960  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
3961  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
3962  *
3963  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
3964  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
3965  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3966  *
3967  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
3968  */
3969 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
3970 {
3971         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
3972
3973         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3974         if (folio_test_writeback(folio))
3975                 return false;
3976
3977         if (mapping && mapping->a_ops->release_folio)
3978                 return mapping->a_ops->release_folio(folio, gfp);
3979         return try_to_free_buffers(folio);
3980 }
3981 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);