kasan: improve stack frame info in reports
[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.
197          *
198          * This fixes dirty accounting after removing the folio entirely
199          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
200          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
201          * buddy allocator.
202          */
203         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio)))
204                 folio_account_cleaned(folio, mapping,
205                                         inode_to_wb(mapping->host));
206 }
207
208 /*
209  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
210  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
211  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
212  */
213 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
214 {
215         struct address_space *mapping = folio->mapping;
216
217         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
218         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
219         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
220 }
221
222 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
223 {
224         void (*freepage)(struct page *);
225         int refs = 1;
226
227         freepage = mapping->a_ops->freepage;
228         if (freepage)
229                 freepage(&folio->page);
230
231         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
232                 refs = folio_nr_pages(folio);
233         folio_put_refs(folio, refs);
234 }
235
236 /**
237  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
238  * @folio: The folio.
239  *
240  * This must be called only on folios that are locked and have been
241  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
242  * the free list because the caller has a reference on the page.
243  */
244 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
245 {
246         struct address_space *mapping = folio->mapping;
247
248         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
249         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
250         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
251         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
252         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
253         if (mapping_shrinkable(mapping))
254                 inode_add_lru(mapping->host);
255         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
256
257         filemap_free_folio(mapping, folio);
258 }
259
260 /*
261  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
262  * @mapping: the mapping to which folios belong
263  * @fbatch: batch of folios to delete
264  *
265  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
266  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
267  * by page index and is optimised for it to be dense.
268  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
269  * modified).
270  *
271  * The function expects the i_pages lock to be held.
272  */
273 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
274                              struct folio_batch *fbatch)
275 {
276         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
277         long total_pages = 0;
278         int i = 0;
279         struct folio *folio;
280
281         mapping_set_update(&xas, mapping);
282         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
283                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
284                         break;
285
286                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
287                 if (xa_is_value(folio))
288                         continue;
289                 /*
290                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
291                  * pages locked so they are protected from being removed.
292                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
293                  * means our page has been removed, which shouldn't be
294                  * possible because we're holding the PageLock.
295                  */
296                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
297                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
298                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
299                         continue;
300                 }
301
302                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
303
304                 folio->mapping = NULL;
305                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
306
307                 i++;
308                 xas_store(&xas, NULL);
309                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
310         }
311         mapping->nrpages -= total_pages;
312 }
313
314 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
315                                   struct folio_batch *fbatch)
316 {
317         int i;
318
319         if (!folio_batch_count(fbatch))
320                 return;
321
322         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
323         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
324         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
325                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
326
327                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
328                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
329         }
330         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
331         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
332         if (mapping_shrinkable(mapping))
333                 inode_add_lru(mapping->host);
334         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
335
336         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
337                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
338 }
339
340 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
341 {
342         int ret = 0;
343         /* Check for outstanding write errors */
344         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
345             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
346                 ret = -ENOSPC;
347         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
348             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
349                 ret = -EIO;
350         return ret;
351 }
352 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
353
354 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
355 {
356         /* Check for outstanding write errors */
357         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
358                 return -EIO;
359         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
360                 return -ENOSPC;
361         return 0;
362 }
363
364 /**
365  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
366  * @mapping:    address space structure to write
367  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
368  *
369  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
370  * writeout.
371  *
372  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
373  */
374 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
375                            struct writeback_control *wbc)
376 {
377         int ret;
378
379         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
380             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
381                 return 0;
382
383         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
384         ret = do_writepages(mapping, wbc);
385         wbc_detach_inode(wbc);
386         return ret;
387 }
388 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
389
390 /**
391  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
392  * @mapping:    address space structure to write
393  * @start:      offset in bytes where the range starts
394  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
395  * @sync_mode:  enable synchronous operation
396  *
397  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
398  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
399  *
400  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
401  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
402  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
403  * be waited upon, and not just skipped over.
404  *
405  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
406  */
407 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
408                                 loff_t end, int sync_mode)
409 {
410         struct writeback_control wbc = {
411                 .sync_mode = sync_mode,
412                 .nr_to_write = LONG_MAX,
413                 .range_start = start,
414                 .range_end = end,
415         };
416
417         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
418 }
419
420 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
421         int sync_mode)
422 {
423         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
424 }
425
426 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
427 {
428         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
429 }
430 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
431
432 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
433                                 loff_t end)
434 {
435         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
438
439 /**
440  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
441  * @mapping:    target address_space
442  *
443  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
444  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
445  *
446  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
447  */
448 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
449 {
450         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
451 }
452 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
453
454 /**
455  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
456  * @mapping:           address space within which to check
457  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
458  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
459  *
460  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
461  * direct writing in this range will trigger a writeback.
462  *
463  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
464  * %false otherwise.
465  */
466 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
467                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
468 {
469         struct page *page;
470         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
471         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
472
473         if (end_byte < start_byte)
474                 return false;
475
476         rcu_read_lock();
477         for (;;) {
478                 page = xas_find(&xas, max);
479                 if (xas_retry(&xas, page))
480                         continue;
481                 /* Shadow entries don't count */
482                 if (xa_is_value(page))
483                         continue;
484                 /*
485                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
486                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
487                  * there was a page here recently.
488                  */
489                 break;
490         }
491         rcu_read_unlock();
492
493         return page != NULL;
494 }
495 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
496
497 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
498                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
499 {
500         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
501         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
502         struct pagevec pvec;
503         int nr_pages;
504
505         if (end_byte < start_byte)
506                 return;
507
508         pagevec_init(&pvec);
509         while (index <= end) {
510                 unsigned i;
511
512                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
513                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
514                 if (!nr_pages)
515                         break;
516
517                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
518                         struct page *page = pvec.pages[i];
519
520                         wait_on_page_writeback(page);
521                         ClearPageError(page);
522                 }
523                 pagevec_release(&pvec);
524                 cond_resched();
525         }
526 }
527
528 /**
529  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
530  * @mapping:            address space structure to wait for
531  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
532  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
533  *
534  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
535  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
536  * the address space and return it.
537  *
538  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
539  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
540  * reporting the error.
541  *
542  * Return: error status of the address space.
543  */
544 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
545                             loff_t end_byte)
546 {
547         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
548         return filemap_check_errors(mapping);
549 }
550 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
551
552 /**
553  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
554  * @mapping:            address space structure to wait for
555  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
556  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
557  *
558  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
559  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
560  * this function does not clear error status of the address space.
561  *
562  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
563  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
564  * fsfreeze(8)
565  */
566 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
567                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
568 {
569         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
570         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
571 }
572 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
573
574 /**
575  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
576  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
577  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
578  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
579  *
580  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
581  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
582  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
583  *
584  * Since the error status of the file is advanced by this function,
585  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
586  * reporting the error.
587  *
588  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
589  */
590 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
591 {
592         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
593
594         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
595         return file_check_and_advance_wb_err(file);
596 }
597 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
598
599 /**
600  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
601  * @mapping: address space structure to wait for
602  *
603  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
604  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
605  * does not clear error status of the address space.
606  *
607  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
608  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
609  * fsfreeze(8)
610  *
611  * Return: error status of the address space.
612  */
613 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
614 {
615         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
616         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
617 }
618 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
619
620 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
621 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
622 {
623         return mapping->nrpages;
624 }
625
626 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
627                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
628 {
629         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
630         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
631         struct page *page;
632
633         if (end_byte < start_byte)
634                 return false;
635
636         rcu_read_lock();
637         xas_for_each(&xas, page, max) {
638                 if (xas_retry(&xas, page))
639                         continue;
640                 if (xa_is_value(page))
641                         continue;
642                 if (PageDirty(page) || PageLocked(page) || PageWriteback(page))
643                         break;
644         }
645         rcu_read_unlock();
646         return page != NULL;
647 }
648 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
649
650 /**
651  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
652  * @mapping:    the address_space for the pages
653  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
654  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
655  *
656  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
657  *
658  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
659  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
660  *
661  * Return: error status of the address space.
662  */
663 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
664                                  loff_t lstart, loff_t lend)
665 {
666         int err = 0;
667
668         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
669                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
670                                                  WB_SYNC_ALL);
671                 /*
672                  * Even if the above returned error, the pages may be
673                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
674                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
675                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
676                  */
677                 if (err != -EIO) {
678                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
679                                                 lstart, lend);
680                         if (!err)
681                                 err = err2;
682                 } else {
683                         /* Clear any previously stored errors */
684                         filemap_check_errors(mapping);
685                 }
686         } else {
687                 err = filemap_check_errors(mapping);
688         }
689         return err;
690 }
691 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
692
693 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
694 {
695         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
696
697         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
698 }
699 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
700
701 /**
702  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
703  *                                 and advance wb_err to current one
704  * @file: struct file on which the error is being reported
705  *
706  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
707  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
708  * since the file was opened if there haven't been any).
709  *
710  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
711  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
712  *
713  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
714  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
715  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
716  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
717  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
718  *
719  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
720  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
721  * the latest value swapped in for this file descriptor.
722  *
723  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
724  */
725 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
726 {
727         int err = 0;
728         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
729         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
730
731         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
732         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
733                 /* Something changed, must use slow path */
734                 spin_lock(&file->f_lock);
735                 old = file->f_wb_err;
736                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
737                                                 &file->f_wb_err);
738                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
739                 spin_unlock(&file->f_lock);
740         }
741
742         /*
743          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
744          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
745          * that the legacy code would have had on these flags.
746          */
747         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
748         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
749         return err;
750 }
751 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
752
753 /**
754  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
755  * @file:       file pointing to address_space with pages
756  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
757  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
758  *
759  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
760  *
761  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
762  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
763  *
764  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
765  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
766  *
767  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
768  */
769 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
770 {
771         int err = 0, err2;
772         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
773
774         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
775                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
776                                                  WB_SYNC_ALL);
777                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
778                 if (err != -EIO)
779                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
780         }
781         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
782         if (!err)
783                 err = err2;
784         return err;
785 }
786 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
787
788 /**
789  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
790  * @old:        page to be replaced
791  * @new:        page to replace with
792  *
793  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
794  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
795  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
796  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
797  * caller must do that.
798  *
799  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
800  */
801 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
802 {
803         struct folio *fold = page_folio(old);
804         struct folio *fnew = page_folio(new);
805         struct address_space *mapping = old->mapping;
806         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
807         pgoff_t offset = old->index;
808         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
809
810         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
811         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
812         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
813
814         get_page(new);
815         new->mapping = mapping;
816         new->index = offset;
817
818         mem_cgroup_migrate(fold, fnew);
819
820         xas_lock_irq(&xas);
821         xas_store(&xas, new);
822
823         old->mapping = NULL;
824         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
825         if (!PageHuge(old))
826                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
827         if (!PageHuge(new))
828                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
829         if (PageSwapBacked(old))
830                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
831         if (PageSwapBacked(new))
832                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
833         xas_unlock_irq(&xas);
834         if (freepage)
835                 freepage(old);
836         put_page(old);
837 }
838 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
839
840 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
841                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
842 {
843         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
844         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
845         bool charged = false;
846         long nr = 1;
847
848         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
849         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
850         mapping_set_update(&xas, mapping);
851
852         if (!huge) {
853                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
854                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
855                 if (error)
856                         return error;
857                 charged = true;
858                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
859                 nr = folio_nr_pages(folio);
860         }
861
862         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
863         folio_ref_add(folio, nr);
864         folio->mapping = mapping;
865         folio->index = xas.xa_index;
866
867         do {
868                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
869                 void *entry, *old = NULL;
870
871                 if (order > folio_order(folio))
872                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
873                                         order, gfp);
874                 xas_lock_irq(&xas);
875                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
876                         old = entry;
877                         if (!xa_is_value(entry)) {
878                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
879                                 goto unlock;
880                         }
881                 }
882
883                 if (old) {
884                         if (shadowp)
885                                 *shadowp = old;
886                         /* entry may have been split before we acquired lock */
887                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
888                         if (order > folio_order(folio)) {
889                                 /* How to handle large swap entries? */
890                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
891                                 xas_split(&xas, old, order);
892                                 xas_reset(&xas);
893                         }
894                 }
895
896                 xas_store(&xas, folio);
897                 if (xas_error(&xas))
898                         goto unlock;
899
900                 mapping->nrpages += nr;
901
902                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
903                 if (!huge) {
904                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
905                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
906                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
907                                                 NR_FILE_THPS, nr);
908                 }
909 unlock:
910                 xas_unlock_irq(&xas);
911         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
912
913         if (xas_error(&xas))
914                 goto error;
915
916         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
917         return 0;
918 error:
919         if (charged)
920                 mem_cgroup_uncharge(folio);
921         folio->mapping = NULL;
922         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
923         folio_put_refs(folio, nr);
924         return xas_error(&xas);
925 }
926 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
927
928 /**
929  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
930  * @page:       page to add
931  * @mapping:    the page's address_space
932  * @offset:     page index
933  * @gfp_mask:   page allocation mode
934  *
935  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
936  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
937  *
938  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
939  */
940 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
941                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
942 {
943         return __filemap_add_folio(mapping, page_folio(page), offset,
944                                           gfp_mask, NULL);
945 }
946 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
947
948 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
949                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
950 {
951         void *shadow = NULL;
952         int ret;
953
954         __folio_set_locked(folio);
955         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
956         if (unlikely(ret))
957                 __folio_clear_locked(folio);
958         else {
959                 /*
960                  * The folio might have been evicted from cache only
961                  * recently, in which case it should be activated like
962                  * any other repeatedly accessed folio.
963                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
964                  * data from the working set, only to cache data that will
965                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
966                  */
967                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
968                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
969                         workingset_refault(folio, shadow);
970                 folio_add_lru(folio);
971         }
972         return ret;
973 }
974 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
975
976 #ifdef CONFIG_NUMA
977 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
978 {
979         int n;
980         struct folio *folio;
981
982         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
983                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
984                 do {
985                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
986                         n = cpuset_mem_spread_node();
987                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
988                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
989
990                 return folio;
991         }
992         return folio_alloc(gfp, order);
993 }
994 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
995 #endif
996
997 /*
998  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
999  *
1000  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1001  *
1002  * @mapping1: the first mapping to lock
1003  * @mapping2: the second mapping to lock
1004  */
1005 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
1006                                  struct address_space *mapping2)
1007 {
1008         if (mapping1 > mapping2)
1009                 swap(mapping1, mapping2);
1010         if (mapping1)
1011                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
1012         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1013                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
1014 }
1015 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
1016
1017 /*
1018  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
1019  *
1020  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1021  *
1022  * @mapping1: the first mapping to unlock
1023  * @mapping2: the second mapping to unlock
1024  */
1025 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1026                                    struct address_space *mapping2)
1027 {
1028         if (mapping1)
1029                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1030         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1031                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1032 }
1033 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1034
1035 /*
1036  * In order to wait for pages to become available there must be
1037  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1038  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1039  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1040  * become available, and for the woken contexts to check to be
1041  * sure the appropriate page became available, this saves space
1042  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1043  * collisions.
1044  */
1045 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1046 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1047 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1048
1049 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1050 {
1051         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1052 }
1053
1054 void __init pagecache_init(void)
1055 {
1056         int i;
1057
1058         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1059                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1060
1061         page_writeback_init();
1062
1063         /*
1064          * tmpfs uses the ZERO_PAGE for reading holes: it is up-to-date,
1065          * and splice's page_cache_pipe_buf_confirm() needs to see that.
1066          */
1067         SetPageUptodate(ZERO_PAGE(0));
1068 }
1069
1070 /*
1071  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1072  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1073  * one.
1074  *
1075  * We have:
1076  *
1077  *  (a) no special bits set:
1078  *
1079  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1080  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1081  *      and remove it from the wait queue.
1082  *
1083  *      Simple and straightforward.
1084  *
1085  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1086  *
1087  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1088  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1089  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1090  *
1091  *      This is the traditional exclusive wait.
1092  *
1093  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1094  *
1095  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1096  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1097  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1098  *      the waiter.
1099  *
1100  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1101  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1102  *      that it now has the lock.
1103  */
1104 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1105 {
1106         unsigned int flags;
1107         struct wait_page_key *key = arg;
1108         struct wait_page_queue *wait_page
1109                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1110
1111         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1112                 return 0;
1113
1114         /*
1115          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1116          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1117          */
1118         flags = wait->flags;
1119         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1120                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1121                         return -1;
1122                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1123                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1124                                 return -1;
1125                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1126                 }
1127         }
1128
1129         /*
1130          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1131          * is waiting for this will be checking the flags without
1132          * any locking.
1133          *
1134          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1135          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1136          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1137          */
1138         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1139         wake_up_state(wait->private, mode);
1140
1141         /*
1142          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1143          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1144          *
1145          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1146          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1147          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1148          * might be de-allocated and the process might even have
1149          * exited.
1150          */
1151         list_del_init_careful(&wait->entry);
1152         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1153 }
1154
1155 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1156 {
1157         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1158         struct wait_page_key key;
1159         unsigned long flags;
1160         wait_queue_entry_t bookmark;
1161
1162         key.folio = folio;
1163         key.bit_nr = bit_nr;
1164         key.page_match = 0;
1165
1166         bookmark.flags = 0;
1167         bookmark.private = NULL;
1168         bookmark.func = NULL;
1169         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1170
1171         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1172         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1173
1174         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1175                 /*
1176                  * Take a breather from holding the lock,
1177                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1178                  * to acquire the lock and remove themselves
1179                  * from wait queue
1180                  */
1181                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1182                 cpu_relax();
1183                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1184                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1185         }
1186
1187         /*
1188          * It's possible to miss clearing waiters here, when we woke our page
1189          * waiters, but the hashed waitqueue has waiters for other pages on it.
1190          * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1191          *
1192          * Note that, depending on the page pool (buddy, hugetlb, ZONE_DEVICE,
1193          * other), the flag may be cleared in the course of freeing the page;
1194          * but that is not required for correctness.
1195          */
1196         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match)
1197                 folio_clear_waiters(folio);
1198
1199         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1200 }
1201
1202 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1203 {
1204         if (!folio_test_waiters(folio))
1205                 return;
1206         folio_wake_bit(folio, bit);
1207 }
1208
1209 /*
1210  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1211  */
1212 enum behavior {
1213         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1214                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1215                          */
1216         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1217                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1218                          */
1219         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1220                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1221                          */
1222 };
1223
1224 /*
1225  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1226  * if successful.
1227  */
1228 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1229                                         struct wait_queue_entry *wait)
1230 {
1231         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1232                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1233                         return false;
1234         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1235                 return false;
1236
1237         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1238         return true;
1239 }
1240
1241 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1242 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1243
1244 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1245                 int state, enum behavior behavior)
1246 {
1247         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1248         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1249         struct wait_page_queue wait_page;
1250         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1251         bool thrashing = false;
1252         bool delayacct = false;
1253         unsigned long pflags;
1254
1255         if (bit_nr == PG_locked &&
1256             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1257                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1258                         delayacct_thrashing_start();
1259                         delayacct = true;
1260                 }
1261                 psi_memstall_enter(&pflags);
1262                 thrashing = true;
1263         }
1264
1265         init_wait(wait);
1266         wait->func = wake_page_function;
1267         wait_page.folio = folio;
1268         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1269
1270 repeat:
1271         wait->flags = 0;
1272         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1273                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1274                 if (--unfairness < 0)
1275                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1276         }
1277
1278         /*
1279          * Do one last check whether we can get the
1280          * page bit synchronously.
1281          *
1282          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1283          * to let any waker we _just_ missed know they
1284          * need to wake us up (otherwise they'll never
1285          * even go to the slow case that looks at the
1286          * page queue), and add ourselves to the wait
1287          * queue if we need to sleep.
1288          *
1289          * This part needs to be done under the queue
1290          * lock to avoid races.
1291          */
1292         spin_lock_irq(&q->lock);
1293         folio_set_waiters(folio);
1294         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1295                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1296         spin_unlock_irq(&q->lock);
1297
1298         /*
1299          * From now on, all the logic will be based on
1300          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1301          * see whether the page bit testing has already
1302          * been done by the wake function.
1303          *
1304          * We can drop our reference to the folio.
1305          */
1306         if (behavior == DROP)
1307                 folio_put(folio);
1308
1309         /*
1310          * Note that until the "finish_wait()", or until
1311          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1312          * be very careful with the 'wait->flags', because
1313          * we may race with a waker that sets them.
1314          */
1315         for (;;) {
1316                 unsigned int flags;
1317
1318                 set_current_state(state);
1319
1320                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1321                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1322                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1323                         if (signal_pending_state(state, current))
1324                                 break;
1325
1326                         io_schedule();
1327                         continue;
1328                 }
1329
1330                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1331                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1332                         break;
1333
1334                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1335                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1336                         break;
1337
1338                 /*
1339                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1340                  * try to get it ourselves.
1341                  *
1342                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1343                  */
1344                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1345                         goto repeat;
1346
1347                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1348                 break;
1349         }
1350
1351         /*
1352          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1353          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1354          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1355          * to do it here would be difficult and prone to races.
1356          */
1357         finish_wait(q, wait);
1358
1359         if (thrashing) {
1360                 if (delayacct)
1361                         delayacct_thrashing_end();
1362                 psi_memstall_leave(&pflags);
1363         }
1364
1365         /*
1366          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1367          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1368          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1369          * test but before the 'finish_wait()'.
1370          *
1371          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1372          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1373          * return value based on that state without races.
1374          *
1375          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1376          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1377          */
1378         if (behavior == EXCLUSIVE)
1379                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1380
1381         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1382 }
1383
1384 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1385 /**
1386  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1387  * @entry: migration swap entry.
1388  * @ptep: mapped pte pointer. Will return with the ptep unmapped. Only required
1389  *        for pte entries, pass NULL for pmd entries.
1390  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1391  *
1392  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1393  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1394  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1395  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1396  * the page.
1397  *
1398  * Returns after unmapping and unlocking the pte/ptl with pte_unmap_unlock().
1399  *
1400  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1401  * there.
1402  */
1403 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, pte_t *ptep,
1404                                 spinlock_t *ptl)
1405 {
1406         struct wait_page_queue wait_page;
1407         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1408         bool thrashing = false;
1409         bool delayacct = false;
1410         unsigned long pflags;
1411         wait_queue_head_t *q;
1412         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1413
1414         q = folio_waitqueue(folio);
1415         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1416                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1417                         delayacct_thrashing_start();
1418                         delayacct = true;
1419                 }
1420                 psi_memstall_enter(&pflags);
1421                 thrashing = true;
1422         }
1423
1424         init_wait(wait);
1425         wait->func = wake_page_function;
1426         wait_page.folio = folio;
1427         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1428         wait->flags = 0;
1429
1430         spin_lock_irq(&q->lock);
1431         folio_set_waiters(folio);
1432         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1433                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1434         spin_unlock_irq(&q->lock);
1435
1436         /*
1437          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1438          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1439          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1440          */
1441         if (ptep)
1442                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1443         else
1444                 spin_unlock(ptl);
1445
1446         for (;;) {
1447                 unsigned int flags;
1448
1449                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1450
1451                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1452                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1453                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1454                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1455                                 break;
1456
1457                         io_schedule();
1458                         continue;
1459                 }
1460                 break;
1461         }
1462
1463         finish_wait(q, wait);
1464
1465         if (thrashing) {
1466                 if (delayacct)
1467                         delayacct_thrashing_end();
1468                 psi_memstall_leave(&pflags);
1469         }
1470 }
1471 #endif
1472
1473 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1474 {
1475         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1476 }
1477 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1478
1479 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1480 {
1481         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1482 }
1483 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1484
1485 /**
1486  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1487  * @folio: The folio to wait for.
1488  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1489  *
1490  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1491  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1492  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1493  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1494  * dereference @folio.
1495  *
1496  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1497  */
1498 int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1499 {
1500         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1501 }
1502
1503 /**
1504  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1505  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1506  * @waiter: Waiter to add to the queue
1507  *
1508  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1509  */
1510 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1511 {
1512         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1513         unsigned long flags;
1514
1515         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1516         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1517         folio_set_waiters(folio);
1518         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1519 }
1520 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1521
1522 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1523
1524 /*
1525  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1526  *
1527  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1528  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1529  * not support that special operation, we just do this all by hand
1530  * instead.
1531  *
1532  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1533  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1534  * in the same byte as PG_locked.
1535  */
1536 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1537 {
1538         clear_bit_unlock(nr, mem);
1539         /* smp_mb__after_atomic(); */
1540         return test_bit(PG_waiters, mem);
1541 }
1542
1543 #endif
1544
1545 /**
1546  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1547  * @folio: The folio.
1548  *
1549  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1550  *
1551  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1552  * called from NMI context.
1553  */
1554 void folio_unlock(struct folio *folio)
1555 {
1556         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1557         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1558         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1559         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1560         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1561                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1562 }
1563 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1564
1565 /**
1566  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1567  * @folio: The folio.
1568  *
1569  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1570  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1571  *
1572  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1573  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1574  * serialised.
1575  */
1576 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1577 {
1578         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1579         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1580         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1581         folio_put(folio);
1582 }
1583 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1584
1585 /**
1586  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1587  * @folio: The folio to wait on.
1588  *
1589  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1590  */
1591 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1592 {
1593         while (folio_test_private_2(folio))
1594                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1595 }
1596 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1597
1598 /**
1599  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1600  * @folio: The folio to wait on.
1601  *
1602  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1603  * fatal signal is received by the calling task.
1604  *
1605  * Return:
1606  * - 0 if successful.
1607  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1608  */
1609 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1610 {
1611         int ret = 0;
1612
1613         while (folio_test_private_2(folio)) {
1614                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1615                 if (ret < 0)
1616                         break;
1617         }
1618
1619         return ret;
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1622
1623 /**
1624  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1625  * @folio: The folio.
1626  */
1627 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1628 {
1629         /*
1630          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1631          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1632          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1633          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1634          * end of every folio writeback.
1635          */
1636         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1637                 folio_clear_reclaim(folio);
1638                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1639         }
1640
1641         /*
1642          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1643          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1644          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1645          * reused before the folio_wake().
1646          */
1647         folio_get(folio);
1648         if (!__folio_end_writeback(folio))
1649                 BUG();
1650
1651         smp_mb__after_atomic();
1652         folio_wake(folio, PG_writeback);
1653         acct_reclaim_writeback(folio);
1654         folio_put(folio);
1655 }
1656 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1657
1658 /*
1659  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1660  * flags appropriately
1661  */
1662 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1663 {
1664         if (!is_write) {
1665                 if (!err) {
1666                         SetPageUptodate(page);
1667                 } else {
1668                         ClearPageUptodate(page);
1669                         SetPageError(page);
1670                 }
1671                 unlock_page(page);
1672         } else {
1673                 if (err) {
1674                         struct address_space *mapping;
1675
1676                         SetPageError(page);
1677                         mapping = page_mapping(page);
1678                         if (mapping)
1679                                 mapping_set_error(mapping, err);
1680                 }
1681                 end_page_writeback(page);
1682         }
1683 }
1684 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1685
1686 /**
1687  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1688  * @folio: The folio to lock
1689  */
1690 void __folio_lock(struct folio *folio)
1691 {
1692         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1693                                 EXCLUSIVE);
1694 }
1695 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1696
1697 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1698 {
1699         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1700                                         EXCLUSIVE);
1701 }
1702 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1703
1704 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1705 {
1706         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1707         int ret = 0;
1708
1709         wait->folio = folio;
1710         wait->bit_nr = PG_locked;
1711
1712         spin_lock_irq(&q->lock);
1713         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1714         folio_set_waiters(folio);
1715         ret = !folio_trylock(folio);
1716         /*
1717          * If we were successful now, we know we're still on the
1718          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1719          * safe to remove and return success, we know the callback
1720          * isn't going to trigger.
1721          */
1722         if (!ret)
1723                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1724         else
1725                 ret = -EIOCBQUEUED;
1726         spin_unlock_irq(&q->lock);
1727         return ret;
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Return values:
1732  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1733  * false - folio is not locked.
1734  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1735  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1736  *     which case mmap_lock is still held.
1737  *
1738  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1739  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1740  */
1741 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1742                          unsigned int flags)
1743 {
1744         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1745                 /*
1746                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1747                  * even though return 0.
1748                  */
1749                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1750                         return false;
1751
1752                 mmap_read_unlock(mm);
1753                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1754                         folio_wait_locked_killable(folio);
1755                 else
1756                         folio_wait_locked(folio);
1757                 return false;
1758         }
1759         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1760                 bool ret;
1761
1762                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1763                 if (ret) {
1764                         mmap_read_unlock(mm);
1765                         return false;
1766                 }
1767         } else {
1768                 __folio_lock(folio);
1769         }
1770
1771         return true;
1772 }
1773
1774 /**
1775  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1776  * @mapping: Mapping.
1777  * @index: Index.
1778  * @max_scan: Maximum range to search.
1779  *
1780  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1781  * gap with the lowest index.
1782  *
1783  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1784  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1785  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1786  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1787  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1788  *
1789  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1790  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1791  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1792  */
1793 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1794                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1795 {
1796         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1797
1798         while (max_scan--) {
1799                 void *entry = xas_next(&xas);
1800                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1801                         break;
1802                 if (xas.xa_index == 0)
1803                         break;
1804         }
1805
1806         return xas.xa_index;
1807 }
1808 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1809
1810 /**
1811  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1812  * @mapping: Mapping.
1813  * @index: Index.
1814  * @max_scan: Maximum range to search.
1815  *
1816  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1817  * gap with the highest index.
1818  *
1819  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1820  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1821  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1822  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1823  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1824  *
1825  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1826  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1827  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1828  */
1829 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1830                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1831 {
1832         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1833
1834         while (max_scan--) {
1835                 void *entry = xas_prev(&xas);
1836                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1837                         break;
1838                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1839                         break;
1840         }
1841
1842         return xas.xa_index;
1843 }
1844 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1845
1846 /*
1847  * Lockless page cache protocol:
1848  * On the lookup side:
1849  * 1. Load the folio from i_pages
1850  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1851  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1852  *
1853  * On the removal side:
1854  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1855  * B. Remove the page from i_pages
1856  * C. Return the page to the page allocator
1857  *
1858  * This means that any page may have its reference count temporarily
1859  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1860  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1861  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1862  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1863  * folio_put().
1864  */
1865
1866 /*
1867  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1868  * @mapping: the address_space to search
1869  * @index: The page cache index.
1870  *
1871  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1872  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1873  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1874  * it is returned without further action.
1875  *
1876  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1877  */
1878 static void *mapping_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1879 {
1880         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1881         struct folio *folio;
1882
1883         rcu_read_lock();
1884 repeat:
1885         xas_reset(&xas);
1886         folio = xas_load(&xas);
1887         if (xas_retry(&xas, folio))
1888                 goto repeat;
1889         /*
1890          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1891          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1892          */
1893         if (!folio || xa_is_value(folio))
1894                 goto out;
1895
1896         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1897                 goto repeat;
1898
1899         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1900                 folio_put(folio);
1901                 goto repeat;
1902         }
1903 out:
1904         rcu_read_unlock();
1905
1906         return folio;
1907 }
1908
1909 /**
1910  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1911  * @mapping: The address_space to search.
1912  * @index: The page index.
1913  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1914  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1915  *
1916  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1917  *
1918  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1919  *
1920  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1921  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1922  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1923  *   instead of allocating a new folio to replace it.
1924  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1925  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1926  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1927  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1928  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1929  *   returning so the caller can do the same dance.
1930  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1931  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1932  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1933  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1934  *
1935  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1936  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1937  *
1938  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1939  *
1940  * Return: The found folio or %NULL otherwise.
1941  */
1942 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1943                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1944 {
1945         struct folio *folio;
1946
1947 repeat:
1948         folio = mapping_get_entry(mapping, index);
1949         if (xa_is_value(folio)) {
1950                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1951                         return folio;
1952                 folio = NULL;
1953         }
1954         if (!folio)
1955                 goto no_page;
1956
1957         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1958                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1959                         if (!folio_trylock(folio)) {
1960                                 folio_put(folio);
1961                                 return NULL;
1962                         }
1963                 } else {
1964                         folio_lock(folio);
1965                 }
1966
1967                 /* Has the page been truncated? */
1968                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1969                         folio_unlock(folio);
1970                         folio_put(folio);
1971                         goto repeat;
1972                 }
1973                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1974         }
1975
1976         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1977                 folio_mark_accessed(folio);
1978         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1979                 /* Clear idle flag for buffer write */
1980                 if (folio_test_idle(folio))
1981                         folio_clear_idle(folio);
1982         }
1983
1984         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1985                 folio_wait_stable(folio);
1986 no_page:
1987         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1988                 int err;
1989                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1990                         gfp |= __GFP_WRITE;
1991                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1992                         gfp &= ~__GFP_FS;
1993
1994                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
1995                 if (!folio)
1996                         return NULL;
1997
1998                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1999                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
2000
2001                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
2002                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
2003                         __folio_set_referenced(folio);
2004
2005                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
2006                 if (unlikely(err)) {
2007                         folio_put(folio);
2008                         folio = NULL;
2009                         if (err == -EEXIST)
2010                                 goto repeat;
2011                 }
2012
2013                 /*
2014                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
2015                  * we expect an unlocked page.
2016                  */
2017                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
2018                         folio_unlock(folio);
2019         }
2020
2021         return folio;
2022 }
2023 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
2024
2025 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
2026                 xa_mark_t mark)
2027 {
2028         struct folio *folio;
2029
2030 retry:
2031         if (mark == XA_PRESENT)
2032                 folio = xas_find(xas, max);
2033         else
2034                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
2035
2036         if (xas_retry(xas, folio))
2037                 goto retry;
2038         /*
2039          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
2040          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
2041          * without attempting to raise page count.
2042          */
2043         if (!folio || xa_is_value(folio))
2044                 return folio;
2045
2046         if (!folio_try_get_rcu(folio))
2047                 goto reset;
2048
2049         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
2050                 folio_put(folio);
2051                 goto reset;
2052         }
2053
2054         return folio;
2055 reset:
2056         xas_reset(xas);
2057         goto retry;
2058 }
2059
2060 /**
2061  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2062  * @mapping:    The address_space to search
2063  * @start:      The starting page cache index
2064  * @end:        The final page index (inclusive).
2065  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2066  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2067  *
2068  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2069  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2070  * takes a reference on any actual folios it returns.
2071  *
2072  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2073  * due to not-present entries or large folios.
2074  *
2075  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2076  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2077  *
2078  * Return: The number of entries which were found.
2079  */
2080 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2081                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2082 {
2083         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2084         struct folio *folio;
2085
2086         rcu_read_lock();
2087         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2088                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2089                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2090                         break;
2091         }
2092         rcu_read_unlock();
2093
2094         return folio_batch_count(fbatch);
2095 }
2096
2097 /**
2098  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2099  * @mapping:    The address_space to search.
2100  * @start:      The starting page cache index.
2101  * @end:        The final page index (inclusive).
2102  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2103  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2104  *
2105  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2106  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2107  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2108  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2109  * partially outside the range are not returned.
2110  *
2111  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2112  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2113  * locked or folios under writeback.
2114  *
2115  * Return: The number of entries which were found.
2116  */
2117 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2118                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2119 {
2120         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2121         struct folio *folio;
2122
2123         rcu_read_lock();
2124         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2125                 if (!xa_is_value(folio)) {
2126                         if (folio->index < start)
2127                                 goto put;
2128                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2129                                 goto put;
2130                         if (!folio_trylock(folio))
2131                                 goto put;
2132                         if (folio->mapping != mapping ||
2133                             folio_test_writeback(folio))
2134                                 goto unlock;
2135                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2136                                         folio);
2137                 }
2138                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2139                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2140                         break;
2141                 continue;
2142 unlock:
2143                 folio_unlock(folio);
2144 put:
2145                 folio_put(folio);
2146         }
2147         rcu_read_unlock();
2148
2149         return folio_batch_count(fbatch);
2150 }
2151
2152 static inline
2153 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2154 {
2155         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2156                 return false;
2157         if (index >= max)
2158                 return false;
2159         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2160 }
2161
2162 /**
2163  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
2164  * @mapping:    The address_space to search
2165  * @start:      The starting page index
2166  * @end:        The final page index (inclusive)
2167  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2168  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2169  *
2170  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
2171  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
2172  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
2173  * a reference against the returned pages.
2174  *
2175  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
2176  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
2177  * We also update @start to index the next page for the traversal.
2178  *
2179  * Return: the number of pages which were found. If this number is
2180  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
2181  * reached.
2182  */
2183 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2184                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
2185                               struct page **pages)
2186 {
2187         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2188         struct folio *folio;
2189         unsigned ret = 0;
2190
2191         if (unlikely(!nr_pages))
2192                 return 0;
2193
2194         rcu_read_lock();
2195         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2196                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2197                 if (xa_is_value(folio))
2198                         continue;
2199
2200 again:
2201                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2202                 if (++ret == nr_pages) {
2203                         *start = xas.xa_index + 1;
2204                         goto out;
2205                 }
2206                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end)) {
2207                         xas.xa_index++;
2208                         folio_ref_inc(folio);
2209                         goto again;
2210                 }
2211         }
2212
2213         /*
2214          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2215          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2216          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2217          * already broken anyway.
2218          */
2219         if (end == (pgoff_t)-1)
2220                 *start = (pgoff_t)-1;
2221         else
2222                 *start = end + 1;
2223 out:
2224         rcu_read_unlock();
2225
2226         return ret;
2227 }
2228
2229 /**
2230  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2231  * @mapping:    The address_space to search
2232  * @index:      The starting page index
2233  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2234  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2235  *
2236  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages_range(),
2237  * except that the returned number of pages are guaranteed to be
2238  * contiguous.
2239  *
2240  * Return: the number of pages which were found.
2241  */
2242 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2243                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2244 {
2245         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2246         struct folio *folio;
2247         unsigned int ret = 0;
2248
2249         if (unlikely(!nr_pages))
2250                 return 0;
2251
2252         rcu_read_lock();
2253         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2254                 if (xas_retry(&xas, folio))
2255                         continue;
2256                 /*
2257                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2258                  * No current caller is looking for DAX entries.
2259                  */
2260                 if (xa_is_value(folio))
2261                         break;
2262
2263                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2264                         goto retry;
2265
2266                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2267                         goto put_page;
2268
2269 again:
2270                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2271                 if (++ret == nr_pages)
2272                         break;
2273                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, ULONG_MAX)) {
2274                         xas.xa_index++;
2275                         folio_ref_inc(folio);
2276                         goto again;
2277                 }
2278                 continue;
2279 put_page:
2280                 folio_put(folio);
2281 retry:
2282                 xas_reset(&xas);
2283         }
2284         rcu_read_unlock();
2285         return ret;
2286 }
2287 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2288
2289 /**
2290  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2291  * @mapping:    the address_space to search
2292  * @index:      the starting page index
2293  * @end:        The final page index (inclusive)
2294  * @tag:        the tag index
2295  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2296  * @pages:      where the resulting pages are placed
2297  *
2298  * Like find_get_pages_range(), except we only return head pages which are
2299  * tagged with @tag.  @index is updated to the index immediately after the
2300  * last page we return, ready for the next iteration.
2301  *
2302  * Return: the number of pages which were found.
2303  */
2304 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2305                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2306                         struct page **pages)
2307 {
2308         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2309         struct folio *folio;
2310         unsigned ret = 0;
2311
2312         if (unlikely(!nr_pages))
2313                 return 0;
2314
2315         rcu_read_lock();
2316         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2317                 /*
2318                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2319                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2320                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2321                  */
2322                 if (xa_is_value(folio))
2323                         continue;
2324
2325                 pages[ret] = &folio->page;
2326                 if (++ret == nr_pages) {
2327                         *index = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2328                         goto out;
2329                 }
2330         }
2331
2332         /*
2333          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2334          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2335          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2336          * broken anyway.
2337          */
2338         if (end == (pgoff_t)-1)
2339                 *index = (pgoff_t)-1;
2340         else
2341                 *index = end + 1;
2342 out:
2343         rcu_read_unlock();
2344
2345         return ret;
2346 }
2347 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2348
2349 /*
2350  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2351  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2352  *
2353  *      ---R__________________________________________B__________
2354  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2355  *
2356  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2357  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2358  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2359  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2360  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2361  *
2362  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2363  */
2364 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2365 {
2366         ra->ra_pages /= 4;
2367 }
2368
2369 /*
2370  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2371  *
2372  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2373  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2374  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2375  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2376  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2377  */
2378 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2379                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2380 {
2381         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2382         struct folio *folio;
2383
2384         rcu_read_lock();
2385         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2386                 if (xas_retry(&xas, folio))
2387                         continue;
2388                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2389                         break;
2390                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2391                         goto retry;
2392
2393                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2394                         goto put_folio;
2395
2396                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2397                         break;
2398                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2399                         break;
2400                 if (folio_test_readahead(folio))
2401                         break;
2402                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2403                 continue;
2404 put_folio:
2405                 folio_put(folio);
2406 retry:
2407                 xas_reset(&xas);
2408         }
2409         rcu_read_unlock();
2410 }
2411
2412 static int filemap_read_folio(struct file *file, struct address_space *mapping,
2413                 struct folio *folio)
2414 {
2415         int error;
2416
2417         /*
2418          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2419          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if readpage
2420          * fails.
2421          */
2422         folio_clear_error(folio);
2423         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2424         error = mapping->a_ops->readpage(file, &folio->page);
2425         if (error)
2426                 return error;
2427
2428         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2429         if (error)
2430                 return error;
2431         if (folio_test_uptodate(folio))
2432                 return 0;
2433         shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2434         return -EIO;
2435 }
2436
2437 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2438                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct folio *folio)
2439 {
2440         int count;
2441
2442         if (folio_test_uptodate(folio))
2443                 return true;
2444         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2445         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2446                 return false;
2447         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2448                 return false;
2449         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2450                 return false;
2451
2452         count = iter->count;
2453         if (folio_pos(folio) > pos) {
2454                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2455                 pos = 0;
2456         } else {
2457                 pos -= folio_pos(folio);
2458         }
2459
2460         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(folio, pos, count);
2461 }
2462
2463 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2464                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2465                 struct folio *folio)
2466 {
2467         int error;
2468
2469         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2470                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2471                         return -EAGAIN;
2472         } else {
2473                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2474         }
2475
2476         if (!folio_trylock(folio)) {
2477                 error = -EAGAIN;
2478                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2479                         goto unlock_mapping;
2480                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2481                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2482                         /*
2483                          * This is where we usually end up waiting for a
2484                          * previously submitted readahead to finish.
2485                          */
2486                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2487                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2488                 }
2489                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2490                 if (error)
2491                         goto unlock_mapping;
2492         }
2493
2494         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2495         if (!folio->mapping)
2496                 goto unlock;
2497
2498         error = 0;
2499         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, folio))
2500                 goto unlock;
2501
2502         error = -EAGAIN;
2503         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2504                 goto unlock;
2505
2506         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping, folio);
2507         goto unlock_mapping;
2508 unlock:
2509         folio_unlock(folio);
2510 unlock_mapping:
2511         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2512         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2513                 folio_put(folio);
2514         return error;
2515 }
2516
2517 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2518                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2519                 struct folio_batch *fbatch)
2520 {
2521         struct folio *folio;
2522         int error;
2523
2524         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2525         if (!folio)
2526                 return -ENOMEM;
2527
2528         /*
2529          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2530          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2531          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2532          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2533          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2534          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2535          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2536          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2537          * pages or ->readpages() that need to hold invalidate_lock
2538          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2539          * well to keep locking rules simple.
2540          */
2541         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2542         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2543                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2544         if (error == -EEXIST)
2545                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2546         if (error)
2547                 goto error;
2548
2549         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
2550         if (error)
2551                 goto error;
2552
2553         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2554         folio_batch_add(fbatch, folio);
2555         return 0;
2556 error:
2557         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2558         folio_put(folio);
2559         return error;
2560 }
2561
2562 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2563                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2564                 pgoff_t last_index)
2565 {
2566         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2567
2568         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2569                 return -EAGAIN;
2570         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2571         return 0;
2572 }
2573
2574 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2575                 struct folio_batch *fbatch)
2576 {
2577         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2578         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2579         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2580         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2581         pgoff_t last_index;
2582         struct folio *folio;
2583         int err = 0;
2584
2585         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2586 retry:
2587         if (fatal_signal_pending(current))
2588                 return -EINTR;
2589
2590         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2591         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2592                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2593                         return -EAGAIN;
2594                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2595                                 last_index - index);
2596                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2597         }
2598         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2599                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2600                         return -EAGAIN;
2601                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2602                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2603                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2604                         goto retry;
2605                 return err;
2606         }
2607
2608         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2609         if (folio_test_readahead(folio)) {
2610                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2611                 if (err)
2612                         goto err;
2613         }
2614         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2615                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2616                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2617                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2618                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, folio);
2619                 if (err)
2620                         goto err;
2621         }
2622
2623         return 0;
2624 err:
2625         if (err < 0)
2626                 folio_put(folio);
2627         if (likely(--fbatch->nr))
2628                 return 0;
2629         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2630                 goto retry;
2631         return err;
2632 }
2633
2634 /**
2635  * filemap_read - Read data from the page cache.
2636  * @iocb: The iocb to read.
2637  * @iter: Destination for the data.
2638  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2639  *
2640  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2641  * uses the readahead and readpage address_space operations to fetch it.
2642  *
2643  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2644  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2645  * a negative error number.
2646  */
2647 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2648                 ssize_t already_read)
2649 {
2650         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2651         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2652         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2653         struct inode *inode = mapping->host;
2654         struct folio_batch fbatch;
2655         int i, error = 0;
2656         bool writably_mapped;
2657         loff_t isize, end_offset;
2658
2659         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2660                 return 0;
2661         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2662                 return 0;
2663
2664         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2665         folio_batch_init(&fbatch);
2666
2667         do {
2668                 cond_resched();
2669
2670                 /*
2671                  * If we've already successfully copied some data, then we
2672                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2673                  * an async read NOWAIT at that point.
2674                  */
2675                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2676                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2677
2678                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2679                         break;
2680
2681                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &fbatch);
2682                 if (error < 0)
2683                         break;
2684
2685                 /*
2686                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2687                  *
2688                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2689                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2690                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2691                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2692                  */
2693                 isize = i_size_read(inode);
2694                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2695                         goto put_folios;
2696                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2697
2698                 /*
2699                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2700                  * cachelines that might be contended:
2701                  */
2702                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2703
2704                 /*
2705                  * When a sequential read accesses a page several times, only
2706                  * mark it as accessed the first time.
2707                  */
2708                 if (iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT !=
2709                     ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT)
2710                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2711
2712                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2713                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2714                         size_t fsize = folio_size(folio);
2715                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2716                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2717                                              fsize - offset);
2718                         size_t copied;
2719
2720                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2721                                 break;
2722                         if (i > 0)
2723                                 folio_mark_accessed(folio);
2724                         /*
2725                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2726                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2727                          * before reading the folio on the kernel side.
2728                          */
2729                         if (writably_mapped)
2730                                 flush_dcache_folio(folio);
2731
2732                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2733
2734                         already_read += copied;
2735                         iocb->ki_pos += copied;
2736                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2737
2738                         if (copied < bytes) {
2739                                 error = -EFAULT;
2740                                 break;
2741                         }
2742                 }
2743 put_folios:
2744                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2745                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2746                 folio_batch_init(&fbatch);
2747         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2748
2749         file_accessed(filp);
2750
2751         return already_read ? already_read : error;
2752 }
2753 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2754
2755 /**
2756  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2757  * @iocb:       kernel I/O control block
2758  * @iter:       destination for the data read
2759  *
2760  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2761  * that can use the page cache directly.
2762  *
2763  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2764  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2765  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2766  *
2767  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2768  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2769  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2770  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2771  *
2772  * Return:
2773  * * number of bytes copied, even for partial reads
2774  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2775  */
2776 ssize_t
2777 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2778 {
2779         size_t count = iov_iter_count(iter);
2780         ssize_t retval = 0;
2781
2782         if (!count)
2783                 return 0; /* skip atime */
2784
2785         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2786                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2787                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2788                 struct inode *inode = mapping->host;
2789
2790                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2791                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2792                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2793                                 return -EAGAIN;
2794                 } else {
2795                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2796                                                 iocb->ki_pos,
2797                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2798                         if (retval < 0)
2799                                 return retval;
2800                 }
2801
2802                 file_accessed(file);
2803
2804                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2805                 if (retval >= 0) {
2806                         iocb->ki_pos += retval;
2807                         count -= retval;
2808                 }
2809                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2810                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2811
2812                 /*
2813                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2814                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2815                  * we've already read everything we wanted to, or if
2816                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2817                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2818                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2819                  * DAX files, so don't bother trying.
2820                  */
2821                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2822                         return retval;
2823                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2824                         return retval;
2825         }
2826
2827         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2828 }
2829 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2830
2831 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2832                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2833                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2834 {
2835         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2836         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2837
2838         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2839                 return seek_data ? start : end;
2840         if (!ops->is_partially_uptodate)
2841                 return seek_data ? end : start;
2842
2843         xas_pause(xas);
2844         rcu_read_unlock();
2845         folio_lock(folio);
2846         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2847                 goto unlock;
2848
2849         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
2850
2851         do {
2852                 if (ops->is_partially_uptodate(folio, offset, bsz) ==
2853                                                         seek_data)
2854                         break;
2855                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2856                 offset += bsz;
2857         } while (offset < folio_size(folio));
2858 unlock:
2859         folio_unlock(folio);
2860         rcu_read_lock();
2861         return start;
2862 }
2863
2864 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
2865 {
2866         if (xa_is_value(folio))
2867                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2868         return folio_size(folio);
2869 }
2870
2871 /**
2872  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2873  * @mapping: Address space to search.
2874  * @start: First byte to consider.
2875  * @end: Limit of search (exclusive).
2876  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2877  *
2878  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2879  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2880  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2881  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2882  * unwritten extents.
2883  *
2884  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2885  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2886  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2887  * and @end contain data.
2888  */
2889 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2890                 loff_t end, int whence)
2891 {
2892         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2893         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2894         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2895         struct folio *folio;
2896
2897         if (end <= start)
2898                 return -ENXIO;
2899
2900         rcu_read_lock();
2901         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2902                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2903                 size_t seek_size;
2904
2905                 if (start < pos) {
2906                         if (!seek_data)
2907                                 goto unlock;
2908                         start = pos;
2909                 }
2910
2911                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
2912                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
2913                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
2914                                 seek_data);
2915                 if (start < pos)
2916                         goto unlock;
2917                 if (start >= end)
2918                         break;
2919                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2920                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2921                 if (!xa_is_value(folio))
2922                         folio_put(folio);
2923         }
2924         if (seek_data)
2925                 start = -ENXIO;
2926 unlock:
2927         rcu_read_unlock();
2928         if (folio && !xa_is_value(folio))
2929                 folio_put(folio);
2930         if (start > end)
2931                 return end;
2932         return start;
2933 }
2934
2935 #ifdef CONFIG_MMU
2936 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2937 /*
2938  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2939  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2940  * @folio - the folio to lock.
2941  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2942  *
2943  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
2944  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
2945  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
2946  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
2947  * needs to be fput()'ed at a later point.
2948  */
2949 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
2950                                      struct file **fpin)
2951 {
2952         if (folio_trylock(folio))
2953                 return 1;
2954
2955         /*
2956          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2957          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2958          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2959          */
2960         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2961                 return 0;
2962
2963         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2964         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2965                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
2966                         /*
2967                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2968                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2969                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2970                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2971                          */
2972                         if (*fpin == NULL)
2973                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2974                         return 0;
2975                 }
2976         } else
2977                 __folio_lock(folio);
2978
2979         return 1;
2980 }
2981
2982 /*
2983  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2984  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2985  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2986  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2987  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2988  */
2989 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2990 {
2991         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2992         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2993         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2994         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
2995         struct file *fpin = NULL;
2996         unsigned int mmap_miss;
2997
2998 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2999         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
3000         if (vmf->vma->vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
3001                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3002                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3003                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3004                 /*
3005                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3006                  * readahead, unless we've been told not to.
3007                  */
3008                 if (!(vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ))
3009                         ra->size *= 2;
3010                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3011                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3012                 return fpin;
3013         }
3014 #endif
3015
3016         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3017         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
3018                 return fpin;
3019         if (!ra->ra_pages)
3020                 return fpin;
3021
3022         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3023                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3024                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3025                 return fpin;
3026         }
3027
3028         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3029         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3030         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3031                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3032
3033         /*
3034          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3035          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3036          */
3037         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3038                 return fpin;
3039
3040         /*
3041          * mmap read-around
3042          */
3043         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3044         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3045         ra->size = ra->ra_pages;
3046         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3047         ractl._index = ra->start;
3048         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3049         return fpin;
3050 }
3051
3052 /*
3053  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3054  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3055  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3056  */
3057 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3058                                             struct folio *folio)
3059 {
3060         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3061         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3062         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3063         struct file *fpin = NULL;
3064         unsigned int mmap_miss;
3065
3066         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3067         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3068                 return fpin;
3069
3070         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3071         if (mmap_miss)
3072                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3073
3074         if (folio_test_readahead(folio)) {
3075                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3076                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3077         }
3078         return fpin;
3079 }
3080
3081 /**
3082  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3083  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3084  *
3085  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3086  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3087  *
3088  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3089  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3090  * having a lot of duplicated code.
3091  *
3092  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3093  *
3094  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3095  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3096  *
3097  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3098  * has not been released.
3099  *
3100  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3101  *
3102  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3103  */
3104 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3105 {
3106         int error;
3107         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3108         struct file *fpin = NULL;
3109         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3110         struct inode *inode = mapping->host;
3111         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3112         struct folio *folio;
3113         vm_fault_t ret = 0;
3114         bool mapping_locked = false;
3115
3116         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3117         if (unlikely(index >= max_idx))
3118                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3119
3120         /*
3121          * Do we have something in the page cache already?
3122          */
3123         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3124         if (likely(folio)) {
3125                 /*
3126                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3127                  * the lock.
3128                  */
3129                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3130                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3131                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3132                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3133                         mapping_locked = true;
3134                 }
3135         } else {
3136                 /* No page in the page cache at all */
3137                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3138                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3139                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3140                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3141 retry_find:
3142                 /*
3143                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3144                  * invalidate_lock
3145                  */
3146                 if (!mapping_locked) {
3147                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3148                         mapping_locked = true;
3149                 }
3150                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3151                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3152                                           vmf->gfp_mask);
3153                 if (!folio) {
3154                         if (fpin)
3155                                 goto out_retry;
3156                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3157                         return VM_FAULT_OOM;
3158                 }
3159         }
3160
3161         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3162                 goto out_retry;
3163
3164         /* Did it get truncated? */
3165         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3166                 folio_unlock(folio);
3167                 folio_put(folio);
3168                 goto retry_find;
3169         }
3170         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3171
3172         /*
3173          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3174          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3175          */
3176         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3177                 /*
3178                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3179                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3180                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3181                  * try again.
3182                  */
3183                 if (!mapping_locked) {
3184                         folio_unlock(folio);
3185                         folio_put(folio);
3186                         goto retry_find;
3187                 }
3188                 goto page_not_uptodate;
3189         }
3190
3191         /*
3192          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3193          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3194          * redo the fault.
3195          */
3196         if (fpin) {
3197                 folio_unlock(folio);
3198                 goto out_retry;
3199         }
3200         if (mapping_locked)
3201                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3202
3203         /*
3204          * Found the page and have a reference on it.
3205          * We must recheck i_size under page lock.
3206          */
3207         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3208         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3209                 folio_unlock(folio);
3210                 folio_put(folio);
3211                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3212         }
3213
3214         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3215         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3216
3217 page_not_uptodate:
3218         /*
3219          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3220          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3221          * because there really aren't any performance issues here
3222          * and we need to check for errors.
3223          */
3224         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3225         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
3226         if (fpin)
3227                 goto out_retry;
3228         folio_put(folio);
3229
3230         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3231                 goto retry_find;
3232         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3233
3234         return VM_FAULT_SIGBUS;
3235
3236 out_retry:
3237         /*
3238          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3239          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3240          * page.
3241          */
3242         if (folio)
3243                 folio_put(folio);
3244         if (mapping_locked)
3245                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3246         if (fpin)
3247                 fput(fpin);
3248         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3249 }
3250 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3251
3252 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3253 {
3254         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3255
3256         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3257         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3258                 unlock_page(page);
3259                 put_page(page);
3260                 return true;
3261         }
3262
3263         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3264                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3265                 if (!ret) {
3266                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3267                         unlock_page(page);
3268                         return true;
3269                 }
3270         }
3271
3272         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3273                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3274
3275         /* See comment in handle_pte_fault() */
3276         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3277                 unlock_page(page);
3278                 put_page(page);
3279                 return true;
3280         }
3281
3282         return false;
3283 }
3284
3285 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3286                                        struct address_space *mapping,
3287                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3288 {
3289         unsigned long max_idx;
3290
3291         do {
3292                 if (!folio)
3293                         return NULL;
3294                 if (xas_retry(xas, folio))
3295                         continue;
3296                 if (xa_is_value(folio))
3297                         continue;
3298                 if (folio_test_locked(folio))
3299                         continue;
3300                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3301                         continue;
3302                 /* Has the page moved or been split? */
3303                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3304                         goto skip;
3305                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3306                         goto skip;
3307                 if (!folio_trylock(folio))
3308                         goto skip;
3309                 if (folio->mapping != mapping)
3310                         goto unlock;
3311                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3312                         goto unlock;
3313                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3314                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3315                         goto unlock;
3316                 return folio;
3317 unlock:
3318                 folio_unlock(folio);
3319 skip:
3320                 folio_put(folio);
3321         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3322
3323         return NULL;
3324 }
3325
3326 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3327                                           struct xa_state *xas,
3328                                           pgoff_t end_pgoff)
3329 {
3330         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3331                                   mapping, xas, end_pgoff);
3332 }
3333
3334 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3335                                          struct xa_state *xas,
3336                                          pgoff_t end_pgoff)
3337 {
3338         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3339                                   mapping, xas, end_pgoff);
3340 }
3341
3342 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3343                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3344 {
3345         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3346         struct file *file = vma->vm_file;
3347         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3348         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3349         unsigned long addr;
3350         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3351         struct folio *folio;
3352         struct page *page;
3353         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3354         vm_fault_t ret = 0;
3355
3356         rcu_read_lock();
3357         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3358         if (!folio)
3359                 goto out;
3360
3361         if (filemap_map_pmd(vmf, &folio->page)) {
3362                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3363                 goto out;
3364         }
3365
3366         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3367         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3368         do {
3369 again:
3370                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3371                 if (PageHWPoison(page))
3372                         goto unlock;
3373
3374                 if (mmap_miss > 0)
3375                         mmap_miss--;
3376
3377                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3378                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3379                 last_pgoff = xas.xa_index;
3380
3381                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3382                         goto unlock;
3383
3384                 /* We're about to handle the fault */
3385                 if (vmf->address == addr)
3386                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3387
3388                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3389                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3390                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3391                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3392                         xas.xa_index++;
3393                         folio_ref_inc(folio);
3394                         goto again;
3395                 }
3396                 folio_unlock(folio);
3397                 continue;
3398 unlock:
3399                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3400                         xas.xa_index++;
3401                         goto again;
3402                 }
3403                 folio_unlock(folio);
3404                 folio_put(folio);
3405         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3406         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3407 out:
3408         rcu_read_unlock();
3409         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3410         return ret;
3411 }
3412 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3413
3414 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3415 {
3416         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3417         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3418         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3419
3420         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3421         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3422         folio_lock(folio);
3423         if (folio->mapping != mapping) {
3424                 folio_unlock(folio);
3425                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3426                 goto out;
3427         }
3428         /*
3429          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3430          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3431          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3432          */
3433         folio_mark_dirty(folio);
3434         folio_wait_stable(folio);
3435 out:
3436         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3437         return ret;
3438 }
3439
3440 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3441         .fault          = filemap_fault,
3442         .map_pages      = filemap_map_pages,
3443         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3444 };
3445
3446 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3447
3448 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3449 {
3450         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3451
3452         if (!mapping->a_ops->readpage)
3453                 return -ENOEXEC;
3454         file_accessed(file);
3455         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3456         return 0;
3457 }
3458
3459 /*
3460  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3461  */
3462 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3463 {
3464         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3465                 return -EINVAL;
3466         return generic_file_mmap(file, vma);
3467 }
3468 #else
3469 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3470 {
3471         return VM_FAULT_SIGBUS;
3472 }
3473 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3474 {
3475         return -ENOSYS;
3476 }
3477 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3478 {
3479         return -ENOSYS;
3480 }
3481 #endif /* CONFIG_MMU */
3482
3483 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3484 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3485 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3486
3487 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3488                 pgoff_t index, filler_t filler, void *data, gfp_t gfp)
3489 {
3490         struct folio *folio;
3491         int err;
3492 repeat:
3493         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3494         if (!folio) {
3495                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3496                 if (!folio)
3497                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3498                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3499                 if (unlikely(err)) {
3500                         folio_put(folio);
3501                         if (err == -EEXIST)
3502                                 goto repeat;
3503                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3504                         return ERR_PTR(err);
3505                 }
3506
3507 filler:
3508                 if (filler)
3509                         err = filler(data, &folio->page);
3510                 else
3511                         err = mapping->a_ops->readpage(data, &folio->page);
3512
3513                 if (err < 0) {
3514                         folio_put(folio);
3515                         return ERR_PTR(err);
3516                 }
3517
3518                 folio_wait_locked(folio);
3519                 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
3520                         folio_put(folio);
3521                         return ERR_PTR(-EIO);
3522                 }
3523
3524                 goto out;
3525         }
3526         if (folio_test_uptodate(folio))
3527                 goto out;
3528
3529         if (!folio_trylock(folio)) {
3530                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3531                 goto repeat;
3532         }
3533
3534         /* Folio was truncated from mapping */
3535         if (!folio->mapping) {
3536                 folio_unlock(folio);
3537                 folio_put(folio);
3538                 goto repeat;
3539         }
3540
3541         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3542         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3543                 folio_unlock(folio);
3544                 goto out;
3545         }
3546
3547         /*
3548          * A previous I/O error may have been due to temporary
3549          * failures.
3550          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3551          * set again if read page fails.
3552          */
3553         folio_clear_error(folio);
3554         goto filler;
3555
3556 out:
3557         folio_mark_accessed(folio);
3558         return folio;
3559 }
3560
3561 /**
3562  * read_cache_folio - read into page cache, fill it if needed
3563  * @mapping:    the page's address_space
3564  * @index:      the page index
3565  * @filler:     function to perform the read
3566  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3567  *
3568  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3569  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3570  *
3571  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3572  *
3573  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3574  *
3575  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3576  */
3577 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3578                 filler_t filler, void *data)
3579 {
3580         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, data,
3581                         mapping_gfp_mask(mapping));
3582 }
3583 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3584
3585 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3586                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data, gfp_t gfp)
3587 {
3588         struct folio *folio;
3589
3590         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, data, gfp);
3591         if (IS_ERR(folio))
3592                 return &folio->page;
3593         return folio_file_page(folio, index);
3594 }
3595
3596 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3597                                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data)
3598 {
3599         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3600                         mapping_gfp_mask(mapping));
3601 }
3602 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3603
3604 /**
3605  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3606  * @mapping:    the page's address_space
3607  * @index:      the page index
3608  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3609  *
3610  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3611  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3612  *
3613  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3614  *
3615  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3616  *
3617  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3618  */
3619 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3620                                 pgoff_t index,
3621                                 gfp_t gfp)
3622 {
3623         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3624 }
3625 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3626
3627 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3628                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3629                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3630 {
3631         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3632
3633         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3634                                                         pagep, fsdata);
3635 }
3636 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3637
3638 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3639                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3640                                 struct page *page, void *fsdata)
3641 {
3642         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3643
3644         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3645 }
3646 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3647
3648 /*
3649  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3650  */
3651 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3652 {
3653         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3654         char pathname[128];
3655         char *path;
3656
3657         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3658         if (__ratelimit(&_rs)) {
3659                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3660                 if (IS_ERR(path))
3661                         path = "(unknown)";
3662                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3663                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3664                         current->comm);
3665         }
3666 }
3667
3668 ssize_t
3669 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3670 {
3671         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3672         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3673         struct inode    *inode = mapping->host;
3674         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3675         ssize_t         written;
3676         size_t          write_len;
3677         pgoff_t         end;
3678
3679         write_len = iov_iter_count(from);
3680         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3681
3682         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3683                 /* If there are pages to writeback, return */
3684                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3685                                            pos + write_len - 1))
3686                         return -EAGAIN;
3687         } else {
3688                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3689                                                         pos + write_len - 1);
3690                 if (written)
3691                         goto out;
3692         }
3693
3694         /*
3695          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3696          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3697          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3698          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3699          */
3700         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3701                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3702         /*
3703          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3704          * to buffered write.
3705          */
3706         if (written) {
3707                 if (written == -EBUSY)
3708                         return 0;
3709                 goto out;
3710         }
3711
3712         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3713
3714         /*
3715          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3716          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3717          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3718          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3719          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3720          * fails, tough, the write still worked...
3721          *
3722          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3723          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3724          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3725          * them by removing it completely.
3726          *
3727          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3728          *
3729          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3730          */
3731         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3732             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3733                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3734
3735         if (written > 0) {
3736                 pos += written;
3737                 write_len -= written;
3738                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3739                         i_size_write(inode, pos);
3740                         mark_inode_dirty(inode);
3741                 }
3742                 iocb->ki_pos = pos;
3743         }
3744         if (written != -EIOCBQUEUED)
3745                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3746 out:
3747         return written;
3748 }
3749 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3750
3751 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3752                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3753 {
3754         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3755         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3756         long status = 0;
3757         ssize_t written = 0;
3758         unsigned int flags = 0;
3759
3760         do {
3761                 struct page *page;
3762                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3763                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3764                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3765                 void *fsdata;
3766
3767                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3768                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3769                                                 iov_iter_count(i));
3770
3771 again:
3772                 /*
3773                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3774                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3775                  * same page as we're writing to, without it being marked
3776                  * up-to-date.
3777                  */
3778                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes))) {
3779                         status = -EFAULT;
3780                         break;
3781                 }
3782
3783                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3784                         status = -EINTR;
3785                         break;
3786                 }
3787
3788                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3789                                                 &page, &fsdata);
3790                 if (unlikely(status < 0))
3791                         break;
3792
3793                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3794                         flush_dcache_page(page);
3795
3796                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3797                 flush_dcache_page(page);
3798
3799                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3800                                                 page, fsdata);
3801                 if (unlikely(status != copied)) {
3802                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3803                         if (unlikely(status < 0))
3804                                 break;
3805                 }
3806                 cond_resched();
3807
3808                 if (unlikely(status == 0)) {
3809                         /*
3810                          * A short copy made ->write_end() reject the
3811                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3812                          * halfway through, might be a race with munmap,
3813                          * might be severe memory pressure.
3814                          */
3815                         if (copied)
3816                                 bytes = copied;
3817                         goto again;
3818                 }
3819                 pos += status;
3820                 written += status;
3821
3822                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3823         } while (iov_iter_count(i));
3824
3825         return written ? written : status;
3826 }
3827 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3828
3829 /**
3830  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3831  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3832  * @from:       iov_iter with data to write
3833  *
3834  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3835  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3836  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3837  * do direct IO or a standard buffered write.
3838  *
3839  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3840  * object which does not need locking at all.
3841  *
3842  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3843  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3844  * avoid syncing under i_rwsem.
3845  *
3846  * Return:
3847  * * number of bytes written, even for truncated writes
3848  * * negative error code if no data has been written at all
3849  */
3850 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3851 {
3852         struct file *file = iocb->ki_filp;
3853         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3854         struct inode    *inode = mapping->host;
3855         ssize_t         written = 0;
3856         ssize_t         err;
3857         ssize_t         status;
3858
3859         /* We can write back this queue in page reclaim */
3860         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3861         err = file_remove_privs(file);
3862         if (err)
3863                 goto out;
3864
3865         err = file_update_time(file);
3866         if (err)
3867                 goto out;
3868
3869         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3870                 loff_t pos, endbyte;
3871
3872                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3873                 /*
3874                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3875                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3876                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3877                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3878                  * page-cache pages correctly).
3879                  */
3880                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3881                         goto out;
3882
3883                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3884                 /*
3885                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3886                  * then we want to return the number of bytes which were
3887                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3888                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3889                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3890                  */
3891                 if (unlikely(status < 0)) {
3892                         err = status;
3893                         goto out;
3894                 }
3895                 /*
3896                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3897                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3898                  * semantics.
3899                  */
3900                 endbyte = pos + status - 1;
3901                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3902                 if (err == 0) {
3903                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3904                         written += status;
3905                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3906                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3907                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3908                 } else {
3909                         /*
3910                          * We don't know how much we wrote, so just return
3911                          * the number of bytes which were direct-written
3912                          */
3913                 }
3914         } else {
3915                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3916                 if (likely(written > 0))
3917                         iocb->ki_pos += written;
3918         }
3919 out:
3920         current->backing_dev_info = NULL;
3921         return written ? written : err;
3922 }
3923 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3924
3925 /**
3926  * generic_file_write_iter - write data to a file
3927  * @iocb:       IO state structure
3928  * @from:       iov_iter with data to write
3929  *
3930  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3931  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3932  * and acquires i_rwsem as needed.
3933  * Return:
3934  * * negative error code if no data has been written at all of
3935  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3936  * * number of bytes written, even for truncated writes
3937  */
3938 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3939 {
3940         struct file *file = iocb->ki_filp;
3941         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3942         ssize_t ret;
3943
3944         inode_lock(inode);
3945         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3946         if (ret > 0)
3947                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3948         inode_unlock(inode);
3949
3950         if (ret > 0)
3951                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3952         return ret;
3953 }
3954 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3955
3956 /**
3957  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
3958  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
3959  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
3960  *
3961  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
3962  * (presumably at folio->private).
3963  *
3964  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
3965  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
3966  *
3967  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
3968  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
3969  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3970  *
3971  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
3972  */
3973 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
3974 {
3975         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
3976
3977         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3978         if (folio_test_writeback(folio))
3979                 return false;
3980
3981         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3982                 return mapping->a_ops->releasepage(&folio->page, gfp);
3983         return try_to_free_buffers(&folio->page);
3984 }
3985 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);