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