Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / hugetlb.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Generic hugetlb support.
4  * (C) Nadia Yvette Chambers, April 2004
5  */
6 #include <linux/list.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/seq_file.h>
10 #include <linux/sysctl.h>
11 #include <linux/highmem.h>
12 #include <linux/mmu_notifier.h>
13 #include <linux/nodemask.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/mempolicy.h>
16 #include <linux/compiler.h>
17 #include <linux/cpuset.h>
18 #include <linux/mutex.h>
19 #include <linux/memblock.h>
20 #include <linux/sysfs.h>
21 #include <linux/slab.h>
22 #include <linux/mmdebug.h>
23 #include <linux/sched/signal.h>
24 #include <linux/rmap.h>
25 #include <linux/string_helpers.h>
26 #include <linux/swap.h>
27 #include <linux/swapops.h>
28 #include <linux/jhash.h>
29 #include <linux/numa.h>
30
31 #include <asm/page.h>
32 #include <asm/pgtable.h>
33 #include <asm/tlb.h>
34
35 #include <linux/io.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
38 #include <linux/node.h>
39 #include <linux/userfaultfd_k.h>
40 #include <linux/page_owner.h>
41 #include "internal.h"
42
43 int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
44 unsigned int default_hstate_idx;
45 struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
46 /*
47  * Minimum page order among possible hugepage sizes, set to a proper value
48  * at boot time.
49  */
50 static unsigned int minimum_order __read_mostly = UINT_MAX;
51
52 __initdata LIST_HEAD(huge_boot_pages);
53
54 /* for command line parsing */
55 static struct hstate * __initdata parsed_hstate;
56 static unsigned long __initdata default_hstate_max_huge_pages;
57 static unsigned long __initdata default_hstate_size;
58 static bool __initdata parsed_valid_hugepagesz = true;
59
60 /*
61  * Protects updates to hugepage_freelists, hugepage_activelist, nr_huge_pages,
62  * free_huge_pages, and surplus_huge_pages.
63  */
64 DEFINE_SPINLOCK(hugetlb_lock);
65
66 /*
67  * Serializes faults on the same logical page.  This is used to
68  * prevent spurious OOMs when the hugepage pool is fully utilized.
69  */
70 static int num_fault_mutexes;
71 struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table ____cacheline_aligned_in_smp;
72
73 /* Forward declaration */
74 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta);
75
76 static inline void unlock_or_release_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
77 {
78         bool free = (spool->count == 0) && (spool->used_hpages == 0);
79
80         spin_unlock(&spool->lock);
81
82         /* If no pages are used, and no other handles to the subpool
83          * remain, give up any reservations mased on minimum size and
84          * free the subpool */
85         if (free) {
86                 if (spool->min_hpages != -1)
87                         hugetlb_acct_memory(spool->hstate,
88                                                 -spool->min_hpages);
89                 kfree(spool);
90         }
91 }
92
93 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
94                                                 long min_hpages)
95 {
96         struct hugepage_subpool *spool;
97
98         spool = kzalloc(sizeof(*spool), GFP_KERNEL);
99         if (!spool)
100                 return NULL;
101
102         spin_lock_init(&spool->lock);
103         spool->count = 1;
104         spool->max_hpages = max_hpages;
105         spool->hstate = h;
106         spool->min_hpages = min_hpages;
107
108         if (min_hpages != -1 && hugetlb_acct_memory(h, min_hpages)) {
109                 kfree(spool);
110                 return NULL;
111         }
112         spool->rsv_hpages = min_hpages;
113
114         return spool;
115 }
116
117 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool)
118 {
119         spin_lock(&spool->lock);
120         BUG_ON(!spool->count);
121         spool->count--;
122         unlock_or_release_subpool(spool);
123 }
124
125 /*
126  * Subpool accounting for allocating and reserving pages.
127  * Return -ENOMEM if there are not enough resources to satisfy the
128  * the request.  Otherwise, return the number of pages by which the
129  * global pools must be adjusted (upward).  The returned value may
130  * only be different than the passed value (delta) in the case where
131  * a subpool minimum size must be manitained.
132  */
133 static long hugepage_subpool_get_pages(struct hugepage_subpool *spool,
134                                       long delta)
135 {
136         long ret = delta;
137
138         if (!spool)
139                 return ret;
140
141         spin_lock(&spool->lock);
142
143         if (spool->max_hpages != -1) {          /* maximum size accounting */
144                 if ((spool->used_hpages + delta) <= spool->max_hpages)
145                         spool->used_hpages += delta;
146                 else {
147                         ret = -ENOMEM;
148                         goto unlock_ret;
149                 }
150         }
151
152         /* minimum size accounting */
153         if (spool->min_hpages != -1 && spool->rsv_hpages) {
154                 if (delta > spool->rsv_hpages) {
155                         /*
156                          * Asking for more reserves than those already taken on
157                          * behalf of subpool.  Return difference.
158                          */
159                         ret = delta - spool->rsv_hpages;
160                         spool->rsv_hpages = 0;
161                 } else {
162                         ret = 0;        /* reserves already accounted for */
163                         spool->rsv_hpages -= delta;
164                 }
165         }
166
167 unlock_ret:
168         spin_unlock(&spool->lock);
169         return ret;
170 }
171
172 /*
173  * Subpool accounting for freeing and unreserving pages.
174  * Return the number of global page reservations that must be dropped.
175  * The return value may only be different than the passed value (delta)
176  * in the case where a subpool minimum size must be maintained.
177  */
178 static long hugepage_subpool_put_pages(struct hugepage_subpool *spool,
179                                        long delta)
180 {
181         long ret = delta;
182
183         if (!spool)
184                 return delta;
185
186         spin_lock(&spool->lock);
187
188         if (spool->max_hpages != -1)            /* maximum size accounting */
189                 spool->used_hpages -= delta;
190
191          /* minimum size accounting */
192         if (spool->min_hpages != -1 && spool->used_hpages < spool->min_hpages) {
193                 if (spool->rsv_hpages + delta <= spool->min_hpages)
194                         ret = 0;
195                 else
196                         ret = spool->rsv_hpages + delta - spool->min_hpages;
197
198                 spool->rsv_hpages += delta;
199                 if (spool->rsv_hpages > spool->min_hpages)
200                         spool->rsv_hpages = spool->min_hpages;
201         }
202
203         /*
204          * If hugetlbfs_put_super couldn't free spool due to an outstanding
205          * quota reference, free it now.
206          */
207         unlock_or_release_subpool(spool);
208
209         return ret;
210 }
211
212 static inline struct hugepage_subpool *subpool_inode(struct inode *inode)
213 {
214         return HUGETLBFS_SB(inode->i_sb)->spool;
215 }
216
217 static inline struct hugepage_subpool *subpool_vma(struct vm_area_struct *vma)
218 {
219         return subpool_inode(file_inode(vma->vm_file));
220 }
221
222 /*
223  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
224  *                    across the pages in a mapping.
225  *
226  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
227  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
228  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
229  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
230  * indicies into the associated mapping.  from indicates the starting index
231  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
232  *
233  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
234  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
235  * represents the first element past the end of the region. This is used in
236  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
237  *
238  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
239  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
240  */
241 struct file_region {
242         struct list_head link;
243         long from;
244         long to;
245 };
246
247 /*
248  * Add the huge page range represented by [f, t) to the reserve
249  * map.  In the normal case, existing regions will be expanded
250  * to accommodate the specified range.  Sufficient regions should
251  * exist for expansion due to the previous call to region_chg
252  * with the same range.  However, it is possible that region_del
253  * could have been called after region_chg and modifed the map
254  * in such a way that no region exists to be expanded.  In this
255  * case, pull a region descriptor from the cache associated with
256  * the map and use that for the new range.
257  *
258  * Return the number of new huge pages added to the map.  This
259  * number is greater than or equal to zero.
260  */
261 static long region_add(struct resv_map *resv, long f, long t)
262 {
263         struct list_head *head = &resv->regions;
264         struct file_region *rg, *nrg, *trg;
265         long add = 0;
266
267         spin_lock(&resv->lock);
268         /* Locate the region we are either in or before. */
269         list_for_each_entry(rg, head, link)
270                 if (f <= rg->to)
271                         break;
272
273         /*
274          * If no region exists which can be expanded to include the
275          * specified range, the list must have been modified by an
276          * interleving call to region_del().  Pull a region descriptor
277          * from the cache and use it for this range.
278          */
279         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
280                 VM_BUG_ON(resv->region_cache_count <= 0);
281
282                 resv->region_cache_count--;
283                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache, struct file_region,
284                                         link);
285                 list_del(&nrg->link);
286
287                 nrg->from = f;
288                 nrg->to = t;
289                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
290
291                 add += t - f;
292                 goto out_locked;
293         }
294
295         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
296         if (f > rg->from)
297                 f = rg->from;
298
299         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
300         nrg = rg;
301         list_for_each_entry_safe(rg, trg, rg->link.prev, link) {
302                 if (&rg->link == head)
303                         break;
304                 if (rg->from > t)
305                         break;
306
307                 /* If this area reaches higher then extend our area to
308                  * include it completely.  If this is not the first area
309                  * which we intend to reuse, free it. */
310                 if (rg->to > t)
311                         t = rg->to;
312                 if (rg != nrg) {
313                         /* Decrement return value by the deleted range.
314                          * Another range will span this area so that by
315                          * end of routine add will be >= zero
316                          */
317                         add -= (rg->to - rg->from);
318                         list_del(&rg->link);
319                         kfree(rg);
320                 }
321         }
322
323         add += (nrg->from - f);         /* Added to beginning of region */
324         nrg->from = f;
325         add += t - nrg->to;             /* Added to end of region */
326         nrg->to = t;
327
328 out_locked:
329         resv->adds_in_progress--;
330         spin_unlock(&resv->lock);
331         VM_BUG_ON(add < 0);
332         return add;
333 }
334
335 /*
336  * Examine the existing reserve map and determine how many
337  * huge pages in the specified range [f, t) are NOT currently
338  * represented.  This routine is called before a subsequent
339  * call to region_add that will actually modify the reserve
340  * map to add the specified range [f, t).  region_chg does
341  * not change the number of huge pages represented by the
342  * map.  However, if the existing regions in the map can not
343  * be expanded to represent the new range, a new file_region
344  * structure is added to the map as a placeholder.  This is
345  * so that the subsequent region_add call will have all the
346  * regions it needs and will not fail.
347  *
348  * Upon entry, region_chg will also examine the cache of region descriptors
349  * associated with the map.  If there are not enough descriptors cached, one
350  * will be allocated for the in progress add operation.
351  *
352  * Returns the number of huge pages that need to be added to the existing
353  * reservation map for the range [f, t).  This number is greater or equal to
354  * zero.  -ENOMEM is returned if a new file_region structure or cache entry
355  * is needed and can not be allocated.
356  */
357 static long region_chg(struct resv_map *resv, long f, long t)
358 {
359         struct list_head *head = &resv->regions;
360         struct file_region *rg, *nrg = NULL;
361         long chg = 0;
362
363 retry:
364         spin_lock(&resv->lock);
365 retry_locked:
366         resv->adds_in_progress++;
367
368         /*
369          * Check for sufficient descriptors in the cache to accommodate
370          * the number of in progress add operations.
371          */
372         if (resv->adds_in_progress > resv->region_cache_count) {
373                 struct file_region *trg;
374
375                 VM_BUG_ON(resv->adds_in_progress - resv->region_cache_count > 1);
376                 /* Must drop lock to allocate a new descriptor. */
377                 resv->adds_in_progress--;
378                 spin_unlock(&resv->lock);
379
380                 trg = kmalloc(sizeof(*trg), GFP_KERNEL);
381                 if (!trg) {
382                         kfree(nrg);
383                         return -ENOMEM;
384                 }
385
386                 spin_lock(&resv->lock);
387                 list_add(&trg->link, &resv->region_cache);
388                 resv->region_cache_count++;
389                 goto retry_locked;
390         }
391
392         /* Locate the region we are before or in. */
393         list_for_each_entry(rg, head, link)
394                 if (f <= rg->to)
395                         break;
396
397         /* If we are below the current region then a new region is required.
398          * Subtle, allocate a new region at the position but make it zero
399          * size such that we can guarantee to record the reservation. */
400         if (&rg->link == head || t < rg->from) {
401                 if (!nrg) {
402                         resv->adds_in_progress--;
403                         spin_unlock(&resv->lock);
404                         nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
405                         if (!nrg)
406                                 return -ENOMEM;
407
408                         nrg->from = f;
409                         nrg->to   = f;
410                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
411                         goto retry;
412                 }
413
414                 list_add(&nrg->link, rg->link.prev);
415                 chg = t - f;
416                 goto out_nrg;
417         }
418
419         /* Round our left edge to the current segment if it encloses us. */
420         if (f > rg->from)
421                 f = rg->from;
422         chg = t - f;
423
424         /* Check for and consume any regions we now overlap with. */
425         list_for_each_entry(rg, rg->link.prev, link) {
426                 if (&rg->link == head)
427                         break;
428                 if (rg->from > t)
429                         goto out;
430
431                 /* We overlap with this area, if it extends further than
432                  * us then we must extend ourselves.  Account for its
433                  * existing reservation. */
434                 if (rg->to > t) {
435                         chg += rg->to - t;
436                         t = rg->to;
437                 }
438                 chg -= rg->to - rg->from;
439         }
440
441 out:
442         spin_unlock(&resv->lock);
443         /*  We already know we raced and no longer need the new region */
444         kfree(nrg);
445         return chg;
446 out_nrg:
447         spin_unlock(&resv->lock);
448         return chg;
449 }
450
451 /*
452  * Abort the in progress add operation.  The adds_in_progress field
453  * of the resv_map keeps track of the operations in progress between
454  * calls to region_chg and region_add.  Operations are sometimes
455  * aborted after the call to region_chg.  In such cases, region_abort
456  * is called to decrement the adds_in_progress counter.
457  *
458  * NOTE: The range arguments [f, t) are not needed or used in this
459  * routine.  They are kept to make reading the calling code easier as
460  * arguments will match the associated region_chg call.
461  */
462 static void region_abort(struct resv_map *resv, long f, long t)
463 {
464         spin_lock(&resv->lock);
465         VM_BUG_ON(!resv->region_cache_count);
466         resv->adds_in_progress--;
467         spin_unlock(&resv->lock);
468 }
469
470 /*
471  * Delete the specified range [f, t) from the reserve map.  If the
472  * t parameter is LONG_MAX, this indicates that ALL regions after f
473  * should be deleted.  Locate the regions which intersect [f, t)
474  * and either trim, delete or split the existing regions.
475  *
476  * Returns the number of huge pages deleted from the reserve map.
477  * In the normal case, the return value is zero or more.  In the
478  * case where a region must be split, a new region descriptor must
479  * be allocated.  If the allocation fails, -ENOMEM will be returned.
480  * NOTE: If the parameter t == LONG_MAX, then we will never split
481  * a region and possibly return -ENOMEM.  Callers specifying
482  * t == LONG_MAX do not need to check for -ENOMEM error.
483  */
484 static long region_del(struct resv_map *resv, long f, long t)
485 {
486         struct list_head *head = &resv->regions;
487         struct file_region *rg, *trg;
488         struct file_region *nrg = NULL;
489         long del = 0;
490
491 retry:
492         spin_lock(&resv->lock);
493         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
494                 /*
495                  * Skip regions before the range to be deleted.  file_region
496                  * ranges are normally of the form [from, to).  However, there
497                  * may be a "placeholder" entry in the map which is of the form
498                  * (from, to) with from == to.  Check for placeholder entries
499                  * at the beginning of the range to be deleted.
500                  */
501                 if (rg->to <= f && (rg->to != rg->from || rg->to != f))
502                         continue;
503
504                 if (rg->from >= t)
505                         break;
506
507                 if (f > rg->from && t < rg->to) { /* Must split region */
508                         /*
509                          * Check for an entry in the cache before dropping
510                          * lock and attempting allocation.
511                          */
512                         if (!nrg &&
513                             resv->region_cache_count > resv->adds_in_progress) {
514                                 nrg = list_first_entry(&resv->region_cache,
515                                                         struct file_region,
516                                                         link);
517                                 list_del(&nrg->link);
518                                 resv->region_cache_count--;
519                         }
520
521                         if (!nrg) {
522                                 spin_unlock(&resv->lock);
523                                 nrg = kmalloc(sizeof(*nrg), GFP_KERNEL);
524                                 if (!nrg)
525                                         return -ENOMEM;
526                                 goto retry;
527                         }
528
529                         del += t - f;
530
531                         /* New entry for end of split region */
532                         nrg->from = t;
533                         nrg->to = rg->to;
534                         INIT_LIST_HEAD(&nrg->link);
535
536                         /* Original entry is trimmed */
537                         rg->to = f;
538
539                         list_add(&nrg->link, &rg->link);
540                         nrg = NULL;
541                         break;
542                 }
543
544                 if (f <= rg->from && t >= rg->to) { /* Remove entire region */
545                         del += rg->to - rg->from;
546                         list_del(&rg->link);
547                         kfree(rg);
548                         continue;
549                 }
550
551                 if (f <= rg->from) {    /* Trim beginning of region */
552                         del += t - rg->from;
553                         rg->from = t;
554                 } else {                /* Trim end of region */
555                         del += rg->to - f;
556                         rg->to = f;
557                 }
558         }
559
560         spin_unlock(&resv->lock);
561         kfree(nrg);
562         return del;
563 }
564
565 /*
566  * A rare out of memory error was encountered which prevented removal of
567  * the reserve map region for a page.  The huge page itself was free'ed
568  * and removed from the page cache.  This routine will adjust the subpool
569  * usage count, and the global reserve count if needed.  By incrementing
570  * these counts, the reserve map entry which could not be deleted will
571  * appear as a "reserved" entry instead of simply dangling with incorrect
572  * counts.
573  */
574 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode)
575 {
576         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
577         long rsv_adjust;
578
579         rsv_adjust = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
580         if (rsv_adjust) {
581                 struct hstate *h = hstate_inode(inode);
582
583                 hugetlb_acct_memory(h, 1);
584         }
585 }
586
587 /*
588  * Count and return the number of huge pages in the reserve map
589  * that intersect with the range [f, t).
590  */
591 static long region_count(struct resv_map *resv, long f, long t)
592 {
593         struct list_head *head = &resv->regions;
594         struct file_region *rg;
595         long chg = 0;
596
597         spin_lock(&resv->lock);
598         /* Locate each segment we overlap with, and count that overlap. */
599         list_for_each_entry(rg, head, link) {
600                 long seg_from;
601                 long seg_to;
602
603                 if (rg->to <= f)
604                         continue;
605                 if (rg->from >= t)
606                         break;
607
608                 seg_from = max(rg->from, f);
609                 seg_to = min(rg->to, t);
610
611                 chg += seg_to - seg_from;
612         }
613         spin_unlock(&resv->lock);
614
615         return chg;
616 }
617
618 /*
619  * Convert the address within this vma to the page offset within
620  * the mapping, in pagecache page units; huge pages here.
621  */
622 static pgoff_t vma_hugecache_offset(struct hstate *h,
623                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
624 {
625         return ((address - vma->vm_start) >> huge_page_shift(h)) +
626                         (vma->vm_pgoff >> huge_page_order(h));
627 }
628
629 pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
630                                      unsigned long address)
631 {
632         return vma_hugecache_offset(hstate_vma(vma), vma, address);
633 }
634 EXPORT_SYMBOL_GPL(linear_hugepage_index);
635
636 /*
637  * Return the size of the pages allocated when backing a VMA. In the majority
638  * cases this will be same size as used by the page table entries.
639  */
640 unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
641 {
642         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pagesize)
643                 return vma->vm_ops->pagesize(vma);
644         return PAGE_SIZE;
645 }
646 EXPORT_SYMBOL_GPL(vma_kernel_pagesize);
647
648 /*
649  * Return the page size being used by the MMU to back a VMA. In the majority
650  * of cases, the page size used by the kernel matches the MMU size. On
651  * architectures where it differs, an architecture-specific 'strong'
652  * version of this symbol is required.
653  */
654 __weak unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
655 {
656         return vma_kernel_pagesize(vma);
657 }
658
659 /*
660  * Flags for MAP_PRIVATE reservations.  These are stored in the bottom
661  * bits of the reservation map pointer, which are always clear due to
662  * alignment.
663  */
664 #define HPAGE_RESV_OWNER    (1UL << 0)
665 #define HPAGE_RESV_UNMAPPED (1UL << 1)
666 #define HPAGE_RESV_MASK (HPAGE_RESV_OWNER | HPAGE_RESV_UNMAPPED)
667
668 /*
669  * These helpers are used to track how many pages are reserved for
670  * faults in a MAP_PRIVATE mapping. Only the process that called mmap()
671  * is guaranteed to have their future faults succeed.
672  *
673  * With the exception of reset_vma_resv_huge_pages() which is called at fork(),
674  * the reserve counters are updated with the hugetlb_lock held. It is safe
675  * to reset the VMA at fork() time as it is not in use yet and there is no
676  * chance of the global counters getting corrupted as a result of the values.
677  *
678  * The private mapping reservation is represented in a subtly different
679  * manner to a shared mapping.  A shared mapping has a region map associated
680  * with the underlying file, this region map represents the backing file
681  * pages which have ever had a reservation assigned which this persists even
682  * after the page is instantiated.  A private mapping has a region map
683  * associated with the original mmap which is attached to all VMAs which
684  * reference it, this region map represents those offsets which have consumed
685  * reservation ie. where pages have been instantiated.
686  */
687 static unsigned long get_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma)
688 {
689         return (unsigned long)vma->vm_private_data;
690 }
691
692 static void set_vma_private_data(struct vm_area_struct *vma,
693                                                         unsigned long value)
694 {
695         vma->vm_private_data = (void *)value;
696 }
697
698 struct resv_map *resv_map_alloc(void)
699 {
700         struct resv_map *resv_map = kmalloc(sizeof(*resv_map), GFP_KERNEL);
701         struct file_region *rg = kmalloc(sizeof(*rg), GFP_KERNEL);
702
703         if (!resv_map || !rg) {
704                 kfree(resv_map);
705                 kfree(rg);
706                 return NULL;
707         }
708
709         kref_init(&resv_map->refs);
710         spin_lock_init(&resv_map->lock);
711         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->regions);
712
713         resv_map->adds_in_progress = 0;
714
715         INIT_LIST_HEAD(&resv_map->region_cache);
716         list_add(&rg->link, &resv_map->region_cache);
717         resv_map->region_cache_count = 1;
718
719         return resv_map;
720 }
721
722 void resv_map_release(struct kref *ref)
723 {
724         struct resv_map *resv_map = container_of(ref, struct resv_map, refs);
725         struct list_head *head = &resv_map->region_cache;
726         struct file_region *rg, *trg;
727
728         /* Clear out any active regions before we release the map. */
729         region_del(resv_map, 0, LONG_MAX);
730
731         /* ... and any entries left in the cache */
732         list_for_each_entry_safe(rg, trg, head, link) {
733                 list_del(&rg->link);
734                 kfree(rg);
735         }
736
737         VM_BUG_ON(resv_map->adds_in_progress);
738
739         kfree(resv_map);
740 }
741
742 static inline struct resv_map *inode_resv_map(struct inode *inode)
743 {
744         /*
745          * At inode evict time, i_mapping may not point to the original
746          * address space within the inode.  This original address space
747          * contains the pointer to the resv_map.  So, always use the
748          * address space embedded within the inode.
749          * The VERY common case is inode->mapping == &inode->i_data but,
750          * this may not be true for device special inodes.
751          */
752         return (struct resv_map *)(&inode->i_data)->private_data;
753 }
754
755 static struct resv_map *vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma)
756 {
757         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
758         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
759                 struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
760                 struct inode *inode = mapping->host;
761
762                 return inode_resv_map(inode);
763
764         } else {
765                 return (struct resv_map *)(get_vma_private_data(vma) &
766                                                         ~HPAGE_RESV_MASK);
767         }
768 }
769
770 static void set_vma_resv_map(struct vm_area_struct *vma, struct resv_map *map)
771 {
772         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
773         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
774
775         set_vma_private_data(vma, (get_vma_private_data(vma) &
776                                 HPAGE_RESV_MASK) | (unsigned long)map);
777 }
778
779 static void set_vma_resv_flags(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flags)
780 {
781         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
782         VM_BUG_ON_VMA(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE, vma);
783
784         set_vma_private_data(vma, get_vma_private_data(vma) | flags);
785 }
786
787 static int is_vma_resv_set(struct vm_area_struct *vma, unsigned long flag)
788 {
789         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
790
791         return (get_vma_private_data(vma) & flag) != 0;
792 }
793
794 /* Reset counters to 0 and clear all HPAGE_RESV_* flags */
795 void reset_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
796 {
797         VM_BUG_ON_VMA(!is_vm_hugetlb_page(vma), vma);
798         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
799                 vma->vm_private_data = (void *)0;
800 }
801
802 /* Returns true if the VMA has associated reserve pages */
803 static bool vma_has_reserves(struct vm_area_struct *vma, long chg)
804 {
805         if (vma->vm_flags & VM_NORESERVE) {
806                 /*
807                  * This address is already reserved by other process(chg == 0),
808                  * so, we should decrement reserved count. Without decrementing,
809                  * reserve count remains after releasing inode, because this
810                  * allocated page will go into page cache and is regarded as
811                  * coming from reserved pool in releasing step.  Currently, we
812                  * don't have any other solution to deal with this situation
813                  * properly, so add work-around here.
814                  */
815                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && chg == 0)
816                         return true;
817                 else
818                         return false;
819         }
820
821         /* Shared mappings always use reserves */
822         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
823                 /*
824                  * We know VM_NORESERVE is not set.  Therefore, there SHOULD
825                  * be a region map for all pages.  The only situation where
826                  * there is no region map is if a hole was punched via
827                  * fallocate.  In this case, there really are no reverves to
828                  * use.  This situation is indicated if chg != 0.
829                  */
830                 if (chg)
831                         return false;
832                 else
833                         return true;
834         }
835
836         /*
837          * Only the process that called mmap() has reserves for
838          * private mappings.
839          */
840         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER)) {
841                 /*
842                  * Like the shared case above, a hole punch or truncate
843                  * could have been performed on the private mapping.
844                  * Examine the value of chg to determine if reserves
845                  * actually exist or were previously consumed.
846                  * Very Subtle - The value of chg comes from a previous
847                  * call to vma_needs_reserves().  The reserve map for
848                  * private mappings has different (opposite) semantics
849                  * than that of shared mappings.  vma_needs_reserves()
850                  * has already taken this difference in semantics into
851                  * account.  Therefore, the meaning of chg is the same
852                  * as in the shared case above.  Code could easily be
853                  * combined, but keeping it separate draws attention to
854                  * subtle differences.
855                  */
856                 if (chg)
857                         return false;
858                 else
859                         return true;
860         }
861
862         return false;
863 }
864
865 static void enqueue_huge_page(struct hstate *h, struct page *page)
866 {
867         int nid = page_to_nid(page);
868         list_move(&page->lru, &h->hugepage_freelists[nid]);
869         h->free_huge_pages++;
870         h->free_huge_pages_node[nid]++;
871 }
872
873 static struct page *dequeue_huge_page_node_exact(struct hstate *h, int nid)
874 {
875         struct page *page;
876
877         list_for_each_entry(page, &h->hugepage_freelists[nid], lru)
878                 if (!PageHWPoison(page))
879                         break;
880         /*
881          * if 'non-isolated free hugepage' not found on the list,
882          * the allocation fails.
883          */
884         if (&h->hugepage_freelists[nid] == &page->lru)
885                 return NULL;
886         list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
887         set_page_refcounted(page);
888         h->free_huge_pages--;
889         h->free_huge_pages_node[nid]--;
890         return page;
891 }
892
893 static struct page *dequeue_huge_page_nodemask(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask, int nid,
894                 nodemask_t *nmask)
895 {
896         unsigned int cpuset_mems_cookie;
897         struct zonelist *zonelist;
898         struct zone *zone;
899         struct zoneref *z;
900         int node = NUMA_NO_NODE;
901
902         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
903
904 retry_cpuset:
905         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
906         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nmask) {
907                 struct page *page;
908
909                 if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
910                         continue;
911                 /*
912                  * no need to ask again on the same node. Pool is node rather than
913                  * zone aware
914                  */
915                 if (zone_to_nid(zone) == node)
916                         continue;
917                 node = zone_to_nid(zone);
918
919                 page = dequeue_huge_page_node_exact(h, node);
920                 if (page)
921                         return page;
922         }
923         if (unlikely(read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
924                 goto retry_cpuset;
925
926         return NULL;
927 }
928
929 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
930 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
931 {
932         if (hugepage_movable_supported(h))
933                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
934         else
935                 return GFP_HIGHUSER;
936 }
937
938 static struct page *dequeue_huge_page_vma(struct hstate *h,
939                                 struct vm_area_struct *vma,
940                                 unsigned long address, int avoid_reserve,
941                                 long chg)
942 {
943         struct page *page;
944         struct mempolicy *mpol;
945         gfp_t gfp_mask;
946         nodemask_t *nodemask;
947         int nid;
948
949         /*
950          * A child process with MAP_PRIVATE mappings created by their parent
951          * have no page reserves. This check ensures that reservations are
952          * not "stolen". The child may still get SIGKILLed
953          */
954         if (!vma_has_reserves(vma, chg) &&
955                         h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
956                 goto err;
957
958         /* If reserves cannot be used, ensure enough pages are in the pool */
959         if (avoid_reserve && h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
960                 goto err;
961
962         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
963         nid = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
964         page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, nodemask);
965         if (page && !avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, chg)) {
966                 SetPagePrivate(page);
967                 h->resv_huge_pages--;
968         }
969
970         mpol_cond_put(mpol);
971         return page;
972
973 err:
974         return NULL;
975 }
976
977 /*
978  * common helper functions for hstate_next_node_to_{alloc|free}.
979  * We may have allocated or freed a huge page based on a different
980  * nodes_allowed previously, so h->next_node_to_{alloc|free} might
981  * be outside of *nodes_allowed.  Ensure that we use an allowed
982  * node for alloc or free.
983  */
984 static int next_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
985 {
986         nid = next_node_in(nid, *nodes_allowed);
987         VM_BUG_ON(nid >= MAX_NUMNODES);
988
989         return nid;
990 }
991
992 static int get_valid_node_allowed(int nid, nodemask_t *nodes_allowed)
993 {
994         if (!node_isset(nid, *nodes_allowed))
995                 nid = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
996         return nid;
997 }
998
999 /*
1000  * returns the previously saved node ["this node"] from which to
1001  * allocate a persistent huge page for the pool and advance the
1002  * next node from which to allocate, handling wrap at end of node
1003  * mask.
1004  */
1005 static int hstate_next_node_to_alloc(struct hstate *h,
1006                                         nodemask_t *nodes_allowed)
1007 {
1008         int nid;
1009
1010         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1011
1012         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_alloc, nodes_allowed);
1013         h->next_nid_to_alloc = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1014
1015         return nid;
1016 }
1017
1018 /*
1019  * helper for free_pool_huge_page() - return the previously saved
1020  * node ["this node"] from which to free a huge page.  Advance the
1021  * next node id whether or not we find a free huge page to free so
1022  * that the next attempt to free addresses the next node.
1023  */
1024 static int hstate_next_node_to_free(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed)
1025 {
1026         int nid;
1027
1028         VM_BUG_ON(!nodes_allowed);
1029
1030         nid = get_valid_node_allowed(h->next_nid_to_free, nodes_allowed);
1031         h->next_nid_to_free = next_node_allowed(nid, nodes_allowed);
1032
1033         return nid;
1034 }
1035
1036 #define for_each_node_mask_to_alloc(hs, nr_nodes, node, mask)           \
1037         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1038                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1039                 ((node = hstate_next_node_to_alloc(hs, mask)) || 1);    \
1040                 nr_nodes--)
1041
1042 #define for_each_node_mask_to_free(hs, nr_nodes, node, mask)            \
1043         for (nr_nodes = nodes_weight(*mask);                            \
1044                 nr_nodes > 0 &&                                         \
1045                 ((node = hstate_next_node_to_free(hs, mask)) || 1);     \
1046                 nr_nodes--)
1047
1048 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE
1049 static void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1050                                         unsigned int order)
1051 {
1052         int i;
1053         int nr_pages = 1 << order;
1054         struct page *p = page + 1;
1055
1056         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1057         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1058                 clear_compound_head(p);
1059                 set_page_refcounted(p);
1060         }
1061
1062         set_compound_order(page, 0);
1063         __ClearPageHead(page);
1064 }
1065
1066 static void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1067 {
1068         free_contig_range(page_to_pfn(page), 1 << order);
1069 }
1070
1071 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
1072 static int __alloc_gigantic_page(unsigned long start_pfn,
1073                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
1074 {
1075         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1076         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
1077                                   gfp_mask);
1078 }
1079
1080 static bool pfn_range_valid_gigantic(struct zone *z,
1081                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1082 {
1083         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1084         struct page *page;
1085
1086         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
1087                 page = pfn_to_online_page(i);
1088                 if (!page)
1089                         return false;
1090
1091                 if (page_zone(page) != z)
1092                         return false;
1093
1094                 if (PageReserved(page))
1095                         return false;
1096
1097                 if (page_count(page) > 0)
1098                         return false;
1099
1100                 if (PageHuge(page))
1101                         return false;
1102         }
1103
1104         return true;
1105 }
1106
1107 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
1108                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1109 {
1110         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
1111         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
1112 }
1113
1114 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1115                 int nid, nodemask_t *nodemask)
1116 {
1117         unsigned int order = huge_page_order(h);
1118         unsigned long nr_pages = 1 << order;
1119         unsigned long ret, pfn, flags;
1120         struct zonelist *zonelist;
1121         struct zone *zone;
1122         struct zoneref *z;
1123
1124         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
1125         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
1126                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1127
1128                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
1129                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
1130                         if (pfn_range_valid_gigantic(zone, pfn, nr_pages)) {
1131                                 /*
1132                                  * We release the zone lock here because
1133                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
1134                                  * at some point. If there's an allocation
1135                                  * spinning on this lock, it may win the race
1136                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
1137                                  */
1138                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1139                                 ret = __alloc_gigantic_page(pfn, nr_pages, gfp_mask);
1140                                 if (!ret)
1141                                         return pfn_to_page(pfn);
1142                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1143                         }
1144                         pfn += nr_pages;
1145                 }
1146
1147                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1148         }
1149
1150         return NULL;
1151 }
1152
1153 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1154 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1155 #else /* !CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1156 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1157                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1158 {
1159         return NULL;
1160 }
1161 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1162
1163 #else /* !CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE */
1164 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1165                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1166 {
1167         return NULL;
1168 }
1169 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1170 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1171                                                 unsigned int order) { }
1172 #endif
1173
1174 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1175 {
1176         int i;
1177
1178         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
1179                 return;
1180
1181         h->nr_huge_pages--;
1182         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1183         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h); i++) {
1184                 page[i].flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1185                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1186                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1187                                 1 << PG_writeback);
1188         }
1189         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1190         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1191         set_page_refcounted(page);
1192         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1193                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1194                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1195         } else {
1196                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1197         }
1198 }
1199
1200 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1201 {
1202         struct hstate *h;
1203
1204         for_each_hstate(h) {
1205                 if (huge_page_size(h) == size)
1206                         return h;
1207         }
1208         return NULL;
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1213  * to hstate->hugepage_activelist.)
1214  *
1215  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1216  */
1217 bool page_huge_active(struct page *page)
1218 {
1219         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page), page);
1220         return PageHead(page) && PagePrivate(&page[1]);
1221 }
1222
1223 /* never called for tail page */
1224 static void set_page_huge_active(struct page *page)
1225 {
1226         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1227         SetPagePrivate(&page[1]);
1228 }
1229
1230 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1231 {
1232         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1233         ClearPagePrivate(&page[1]);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Internal hugetlb specific page flag. Do not use outside of the hugetlb
1238  * code
1239  */
1240 static inline bool PageHugeTemporary(struct page *page)
1241 {
1242         if (!PageHuge(page))
1243                 return false;
1244
1245         return (unsigned long)page[2].mapping == -1U;
1246 }
1247
1248 static inline void SetPageHugeTemporary(struct page *page)
1249 {
1250         page[2].mapping = (void *)-1U;
1251 }
1252
1253 static inline void ClearPageHugeTemporary(struct page *page)
1254 {
1255         page[2].mapping = NULL;
1256 }
1257
1258 void free_huge_page(struct page *page)
1259 {
1260         /*
1261          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1262          * compound page destructor.
1263          */
1264         struct hstate *h = page_hstate(page);
1265         int nid = page_to_nid(page);
1266         struct hugepage_subpool *spool =
1267                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1268         bool restore_reserve;
1269
1270         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1271         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page), page);
1272
1273         set_page_private(page, 0);
1274         page->mapping = NULL;
1275         restore_reserve = PagePrivate(page);
1276         ClearPagePrivate(page);
1277
1278         /*
1279          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1280          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1281          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1282          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1283          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1284          * remove the reserved page from the subpool.
1285          */
1286         if (!restore_reserve) {
1287                 /*
1288                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1289                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1290                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1291                  * operation.
1292                  */
1293                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1294                         restore_reserve = true;
1295         }
1296
1297         spin_lock(&hugetlb_lock);
1298         clear_page_huge_active(page);
1299         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1300                                      pages_per_huge_page(h), page);
1301         if (restore_reserve)
1302                 h->resv_huge_pages++;
1303
1304         if (PageHugeTemporary(page)) {
1305                 list_del(&page->lru);
1306                 ClearPageHugeTemporary(page);
1307                 update_and_free_page(h, page);
1308         } else if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1309                 /* remove the page from active list */
1310                 list_del(&page->lru);
1311                 update_and_free_page(h, page);
1312                 h->surplus_huge_pages--;
1313                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1314         } else {
1315                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1316                 enqueue_huge_page(h, page);
1317         }
1318         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1319 }
1320
1321 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1322 {
1323         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1324         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1325         spin_lock(&hugetlb_lock);
1326         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1327         h->nr_huge_pages++;
1328         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1329         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1330 }
1331
1332 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1333 {
1334         int i;
1335         int nr_pages = 1 << order;
1336         struct page *p = page + 1;
1337
1338         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1339         set_compound_order(page, order);
1340         __ClearPageReserved(page);
1341         __SetPageHead(page);
1342         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1343                 /*
1344                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1345                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1346                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1347                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1348                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1349                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1350                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1351                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1352                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1353                  * after get_user_pages().
1354                  */
1355                 __ClearPageReserved(p);
1356                 set_page_count(p, 0);
1357                 set_compound_head(p, page);
1358         }
1359         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1364  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1365  * details.
1366  */
1367 int PageHuge(struct page *page)
1368 {
1369         if (!PageCompound(page))
1370                 return 0;
1371
1372         page = compound_head(page);
1373         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1374 }
1375 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1376
1377 /*
1378  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1379  * normal or transparent huge pages.
1380  */
1381 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1382 {
1383         if (!PageHead(page_head))
1384                 return 0;
1385
1386         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1387 }
1388
1389 pgoff_t __basepage_index(struct page *page)
1390 {
1391         struct page *page_head = compound_head(page);
1392         pgoff_t index = page_index(page_head);
1393         unsigned long compound_idx;
1394
1395         if (!PageHuge(page_head))
1396                 return page_index(page);
1397
1398         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1399                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1400         else
1401                 compound_idx = page - page_head;
1402
1403         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1404 }
1405
1406 static struct page *alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1407                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1408                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1409 {
1410         int order = huge_page_order(h);
1411         struct page *page;
1412         bool alloc_try_hard = true;
1413
1414         /*
1415          * By default we always try hard to allocate the page with
1416          * __GFP_RETRY_MAYFAIL flag.  However, if we are allocating pages in
1417          * a loop (to adjust global huge page counts) and previous allocation
1418          * failed, do not continue to try hard on the same node.  Use the
1419          * node_alloc_noretry bitmap to manage this state information.
1420          */
1421         if (node_alloc_noretry && node_isset(nid, *node_alloc_noretry))
1422                 alloc_try_hard = false;
1423         gfp_mask |= __GFP_COMP|__GFP_NOWARN;
1424         if (alloc_try_hard)
1425                 gfp_mask |= __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1426         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1427                 nid = numa_mem_id();
1428         page = __alloc_pages_nodemask(gfp_mask, order, nid, nmask);
1429         if (page)
1430                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1431         else
1432                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1433
1434         /*
1435          * If we did not specify __GFP_RETRY_MAYFAIL, but still got a page this
1436          * indicates an overall state change.  Clear bit so that we resume
1437          * normal 'try hard' allocations.
1438          */
1439         if (node_alloc_noretry && page && !alloc_try_hard)
1440                 node_clear(nid, *node_alloc_noretry);
1441
1442         /*
1443          * If we tried hard to get a page but failed, set bit so that
1444          * subsequent attempts will not try as hard until there is an
1445          * overall state change.
1446          */
1447         if (node_alloc_noretry && !page && alloc_try_hard)
1448                 node_set(nid, *node_alloc_noretry);
1449
1450         return page;
1451 }
1452
1453 /*
1454  * Common helper to allocate a fresh hugetlb page. All specific allocators
1455  * should use this function to get new hugetlb pages
1456  */
1457 static struct page *alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h,
1458                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1459                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1460 {
1461         struct page *page;
1462
1463         if (hstate_is_gigantic(h))
1464                 page = alloc_gigantic_page(h, gfp_mask, nid, nmask);
1465         else
1466                 page = alloc_buddy_huge_page(h, gfp_mask,
1467                                 nid, nmask, node_alloc_noretry);
1468         if (!page)
1469                 return NULL;
1470
1471         if (hstate_is_gigantic(h))
1472                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1473         prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
1474
1475         return page;
1476 }
1477
1478 /*
1479  * Allocates a fresh page to the hugetlb allocator pool in the node interleaved
1480  * manner.
1481  */
1482 static int alloc_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1483                                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1484 {
1485         struct page *page;
1486         int nr_nodes, node;
1487         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h) | __GFP_THISNODE;
1488
1489         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1490                 page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, node, nodes_allowed,
1491                                                 node_alloc_noretry);
1492                 if (page)
1493                         break;
1494         }
1495
1496         if (!page)
1497                 return 0;
1498
1499         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1500
1501         return 1;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Free huge page from pool from next node to free.
1506  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1507  * balanced over allowed nodes.
1508  * Called with hugetlb_lock locked.
1509  */
1510 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1511                                                          bool acct_surplus)
1512 {
1513         int nr_nodes, node;
1514         int ret = 0;
1515
1516         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1517                 /*
1518                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1519                  * nodes with surplus pages.
1520                  */
1521                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1522                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1523                         struct page *page =
1524                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1525                                           struct page, lru);
1526                         list_del(&page->lru);
1527                         h->free_huge_pages--;
1528                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1529                         if (acct_surplus) {
1530                                 h->surplus_huge_pages--;
1531                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1532                         }
1533                         update_and_free_page(h, page);
1534                         ret = 1;
1535                         break;
1536                 }
1537         }
1538
1539         return ret;
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1544  * nothing for in-use hugepages and non-hugepages.
1545  * This function returns values like below:
1546  *
1547  *  -EBUSY: failed to dissolved free hugepages or the hugepage is in-use
1548  *          (allocated or reserved.)
1549  *       0: successfully dissolved free hugepages or the page is not a
1550  *          hugepage (considered as already dissolved)
1551  */
1552 int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1553 {
1554         int rc = -EBUSY;
1555
1556         /* Not to disrupt normal path by vainly holding hugetlb_lock */
1557         if (!PageHuge(page))
1558                 return 0;
1559
1560         spin_lock(&hugetlb_lock);
1561         if (!PageHuge(page)) {
1562                 rc = 0;
1563                 goto out;
1564         }
1565
1566         if (!page_count(page)) {
1567                 struct page *head = compound_head(page);
1568                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1569                 int nid = page_to_nid(head);
1570                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
1571                         goto out;
1572                 /*
1573                  * Move PageHWPoison flag from head page to the raw error page,
1574                  * which makes any subpages rather than the error page reusable.
1575                  */
1576                 if (PageHWPoison(head) && page != head) {
1577                         SetPageHWPoison(page);
1578                         ClearPageHWPoison(head);
1579                 }
1580                 list_del(&head->lru);
1581                 h->free_huge_pages--;
1582                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1583                 h->max_huge_pages--;
1584                 update_and_free_page(h, head);
1585                 rc = 0;
1586         }
1587 out:
1588         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1589         return rc;
1590 }
1591
1592 /*
1593  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1594  * make specified memory blocks removable from the system.
1595  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1596  * part of it lies within the given range.
1597  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1598  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1599  */
1600 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1601 {
1602         unsigned long pfn;
1603         struct page *page;
1604         int rc = 0;
1605
1606         if (!hugepages_supported())
1607                 return rc;
1608
1609         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1610                 page = pfn_to_page(pfn);
1611                 rc = dissolve_free_huge_page(page);
1612                 if (rc)
1613                         break;
1614         }
1615
1616         return rc;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * Allocates a fresh surplus page from the page allocator.
1621  */
1622 static struct page *alloc_surplus_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1623                 int nid, nodemask_t *nmask)
1624 {
1625         struct page *page = NULL;
1626
1627         if (hstate_is_gigantic(h))
1628                 return NULL;
1629
1630         spin_lock(&hugetlb_lock);
1631         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages)
1632                 goto out_unlock;
1633         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1634
1635         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1636         if (!page)
1637                 return NULL;
1638
1639         spin_lock(&hugetlb_lock);
1640         /*
1641          * We could have raced with the pool size change.
1642          * Double check that and simply deallocate the new page
1643          * if we would end up overcommiting the surpluses. Abuse
1644          * temporary page to workaround the nasty free_huge_page
1645          * codeflow
1646          */
1647         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1648                 SetPageHugeTemporary(page);
1649                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1650                 put_page(page);
1651                 return NULL;
1652         } else {
1653                 h->surplus_huge_pages++;
1654                 h->surplus_huge_pages_node[page_to_nid(page)]++;
1655         }
1656
1657 out_unlock:
1658         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1659
1660         return page;
1661 }
1662
1663 struct page *alloc_migrate_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1664                                      int nid, nodemask_t *nmask)
1665 {
1666         struct page *page;
1667
1668         if (hstate_is_gigantic(h))
1669                 return NULL;
1670
1671         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1672         if (!page)
1673                 return NULL;
1674
1675         /*
1676          * We do not account these pages as surplus because they are only
1677          * temporary and will be released properly on the last reference
1678          */
1679         SetPageHugeTemporary(page);
1680
1681         return page;
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1686  */
1687 static
1688 struct page *alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1689                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1690 {
1691         struct page *page;
1692         struct mempolicy *mpol;
1693         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1694         int nid;
1695         nodemask_t *nodemask;
1696
1697         nid = huge_node(vma, addr, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1698         page = alloc_surplus_huge_page(h, gfp_mask, nid, nodemask);
1699         mpol_cond_put(mpol);
1700
1701         return page;
1702 }
1703
1704 /* page migration callback function */
1705 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1706 {
1707         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1708         struct page *page = NULL;
1709
1710         if (nid != NUMA_NO_NODE)
1711                 gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1712
1713         spin_lock(&hugetlb_lock);
1714         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1715                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, NULL);
1716         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1717
1718         if (!page)
1719                 page = alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1720
1721         return page;
1722 }
1723
1724 /* page migration callback function */
1725 struct page *alloc_huge_page_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1726                 nodemask_t *nmask)
1727 {
1728         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1729
1730         spin_lock(&hugetlb_lock);
1731         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0) {
1732                 struct page *page;
1733
1734                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1735                 if (page) {
1736                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1737                         return page;
1738                 }
1739         }
1740         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1741
1742         return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1743 }
1744
1745 /* mempolicy aware migration callback */
1746 struct page *alloc_huge_page_vma(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
1747                 unsigned long address)
1748 {
1749         struct mempolicy *mpol;
1750         nodemask_t *nodemask;
1751         struct page *page;
1752         gfp_t gfp_mask;
1753         int node;
1754
1755         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1756         node = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1757         page = alloc_huge_page_nodemask(h, node, nodemask);
1758         mpol_cond_put(mpol);
1759
1760         return page;
1761 }
1762
1763 /*
1764  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1765  * of size 'delta'.
1766  */
1767 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1768 {
1769         struct list_head surplus_list;
1770         struct page *page, *tmp;
1771         int ret, i;
1772         int needed, allocated;
1773         bool alloc_ok = true;
1774
1775         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1776         if (needed <= 0) {
1777                 h->resv_huge_pages += delta;
1778                 return 0;
1779         }
1780
1781         allocated = 0;
1782         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1783
1784         ret = -ENOMEM;
1785 retry:
1786         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1787         for (i = 0; i < needed; i++) {
1788                 page = alloc_surplus_huge_page(h, htlb_alloc_mask(h),
1789                                 NUMA_NO_NODE, NULL);
1790                 if (!page) {
1791                         alloc_ok = false;
1792                         break;
1793                 }
1794                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1795                 cond_resched();
1796         }
1797         allocated += i;
1798
1799         /*
1800          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1801          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1802          */
1803         spin_lock(&hugetlb_lock);
1804         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1805                         (h->free_huge_pages + allocated);
1806         if (needed > 0) {
1807                 if (alloc_ok)
1808                         goto retry;
1809                 /*
1810                  * We were not able to allocate enough pages to
1811                  * satisfy the entire reservation so we free what
1812                  * we've allocated so far.
1813                  */
1814                 goto free;
1815         }
1816         /*
1817          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1818          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1819          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1820          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1821          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1822          * before they are reserved.
1823          */
1824         needed += allocated;
1825         h->resv_huge_pages += delta;
1826         ret = 0;
1827
1828         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1829         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1830                 if ((--needed) < 0)
1831                         break;
1832                 /*
1833                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1834                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1835                  */
1836                 put_page_testzero(page);
1837                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1838                 enqueue_huge_page(h, page);
1839         }
1840 free:
1841         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1842
1843         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1844         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1845                 put_page(page);
1846         spin_lock(&hugetlb_lock);
1847
1848         return ret;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * This routine has two main purposes:
1853  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1854  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1855  *    to the associated reservation map.
1856  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1857  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1858  *
1859  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1860  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1861  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1862  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1863  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1864  */
1865 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1866                                         unsigned long unused_resv_pages)
1867 {
1868         unsigned long nr_pages;
1869
1870         /* Cannot return gigantic pages currently */
1871         if (hstate_is_gigantic(h))
1872                 goto out;
1873
1874         /*
1875          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1876          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1877          */
1878         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1879
1880         /*
1881          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1882          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1883          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1884          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1885          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1886          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1887          *
1888          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1889          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1890          * to cover subsequent pages we may free.
1891          */
1892         while (nr_pages--) {
1893                 h->resv_huge_pages--;
1894                 unused_resv_pages--;
1895                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1896                         goto out;
1897                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1898         }
1899
1900 out:
1901         /* Fully uncommit the reservation */
1902         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1903 }
1904
1905
1906 /*
1907  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1908  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1909  *
1910  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1911  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1912  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1913  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1914  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1915  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1916  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1917  * is called in such cases.
1918  *
1919  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1920  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1921  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1922  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1923  * take appropriate action.
1924  *
1925  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
1926  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
1927  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
1928  * reservation exists.
1929  */
1930 enum vma_resv_mode {
1931         VMA_NEEDS_RESV,
1932         VMA_COMMIT_RESV,
1933         VMA_END_RESV,
1934         VMA_ADD_RESV,
1935 };
1936 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1937                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1938                                 enum vma_resv_mode mode)
1939 {
1940         struct resv_map *resv;
1941         pgoff_t idx;
1942         long ret;
1943
1944         resv = vma_resv_map(vma);
1945         if (!resv)
1946                 return 1;
1947
1948         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1949         switch (mode) {
1950         case VMA_NEEDS_RESV:
1951                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1952                 break;
1953         case VMA_COMMIT_RESV:
1954                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1955                 break;
1956         case VMA_END_RESV:
1957                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1958                 ret = 0;
1959                 break;
1960         case VMA_ADD_RESV:
1961                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1962                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1963                 else {
1964                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
1965                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
1966                 }
1967                 break;
1968         default:
1969                 BUG();
1970         }
1971
1972         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1973                 return ret;
1974         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
1975                 /*
1976                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
1977                  * However, a file associated with mapping could have been
1978                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
1979                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
1980                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
1981                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
1982                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
1983                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
1984                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
1985                  * return value of this routine is the opposite of the
1986                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
1987                  */
1988                 if (ret)
1989                         return 0;
1990                 else
1991                         return 1;
1992         }
1993         else
1994                 return ret < 0 ? ret : 0;
1995 }
1996
1997 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
1998                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1999 {
2000         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
2001 }
2002
2003 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
2004                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2005 {
2006         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
2007 }
2008
2009 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
2010                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2011 {
2012         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
2013 }
2014
2015 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
2016                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2017 {
2018         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
2019 }
2020
2021 /*
2022  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
2023  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
2024  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
2025  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
2026  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
2027  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
2028  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
2029  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
2030  * to be made by free_huge_page.
2031  */
2032 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
2033                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2034                         struct page *page)
2035 {
2036         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
2037                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
2038
2039                 if (unlikely(rc < 0)) {
2040                         /*
2041                          * Rare out of memory condition in reserve map
2042                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
2043                          * global reserve count will not be incremented
2044                          * by free_huge_page.  This will make it appear
2045                          * as though the reservation for this page was
2046                          * consumed.  This may prevent the task from
2047                          * faulting in the page at a later time.  This
2048                          * is better than inconsistent global huge page
2049                          * accounting of reserve counts.
2050                          */
2051                         ClearPagePrivate(page);
2052                 } else if (rc) {
2053                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
2054                         if (unlikely(rc < 0))
2055                                 /*
2056                                  * See above comment about rare out of
2057                                  * memory condition.
2058                                  */
2059                                 ClearPagePrivate(page);
2060                 } else
2061                         vma_end_reservation(h, vma, address);
2062         }
2063 }
2064
2065 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
2066                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
2067 {
2068         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
2069         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2070         struct page *page;
2071         long map_chg, map_commit;
2072         long gbl_chg;
2073         int ret, idx;
2074         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2075
2076         idx = hstate_index(h);
2077         /*
2078          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2079          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2080          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2081          */
2082         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2083         if (map_chg < 0)
2084                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2085
2086         /*
2087          * Processes that did not create the mapping will have no
2088          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2089          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2090          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2091          * checked against any subpool limit.
2092          */
2093         if (map_chg || avoid_reserve) {
2094                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2095                 if (gbl_chg < 0) {
2096                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2097                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2098                 }
2099
2100                 /*
2101                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2102                  * map, there could be reservations associated with the
2103                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2104                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2105                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2106                  * the subpool reservations.
2107                  */
2108                 if (avoid_reserve)
2109                         gbl_chg = 1;
2110         }
2111
2112         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2113         if (ret)
2114                 goto out_subpool_put;
2115
2116         spin_lock(&hugetlb_lock);
2117         /*
2118          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2119          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2120          * a reservation exists for the allocation.
2121          */
2122         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2123         if (!page) {
2124                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2125                 page = alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2126                 if (!page)
2127                         goto out_uncharge_cgroup;
2128                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2129                         SetPagePrivate(page);
2130                         h->resv_huge_pages--;
2131                 }
2132                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2133                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2134                 /* Fall through */
2135         }
2136         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2137         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2138
2139         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2140
2141         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2142         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2143                 /*
2144                  * The page was added to the reservation map between
2145                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2146                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2147                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2148                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2149                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2150                  * no longer applies.
2151                  */
2152                 long rsv_adjust;
2153
2154                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2155                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2156         }
2157         return page;
2158
2159 out_uncharge_cgroup:
2160         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2161 out_subpool_put:
2162         if (map_chg || avoid_reserve)
2163                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2164         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2165         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2166 }
2167
2168 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2169         __attribute__ ((weak, alias("__alloc_bootmem_huge_page")));
2170 int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2171 {
2172         struct huge_bootmem_page *m;
2173         int nr_nodes, node;
2174
2175         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2176                 void *addr;
2177
2178                 addr = memblock_alloc_try_nid_raw(
2179                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2180                                 0, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2181                 if (addr) {
2182                         /*
2183                          * Use the beginning of the huge page to store the
2184                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2185                          * puts them into the mem_map).
2186                          */
2187                         m = addr;
2188                         goto found;
2189                 }
2190         }
2191         return 0;
2192
2193 found:
2194         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2195         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2196         INIT_LIST_HEAD(&m->list);
2197         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2198         m->hstate = h;
2199         return 1;
2200 }
2201
2202 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2203                 unsigned int order)
2204 {
2205         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2206                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2207         else
2208                 prep_compound_page(page, order);
2209 }
2210
2211 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2212 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2213 {
2214         struct huge_bootmem_page *m;
2215
2216         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2217                 struct page *page = virt_to_page(m);
2218                 struct hstate *h = m->hstate;
2219
2220                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2221                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2222                 WARN_ON(PageReserved(page));
2223                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2224                 put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
2225
2226                 /*
2227                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2228                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2229                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2230                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2231                  */
2232                 if (hstate_is_gigantic(h))
2233                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2234                 cond_resched();
2235         }
2236 }
2237
2238 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2239 {
2240         unsigned long i;
2241         nodemask_t *node_alloc_noretry;
2242
2243         if (!hstate_is_gigantic(h)) {
2244                 /*
2245                  * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2246                  * Ignore errors as lower level routines can deal with
2247                  * node_alloc_noretry == NULL.  If this kmalloc fails at boot
2248                  * time, we are likely in bigger trouble.
2249                  */
2250                 node_alloc_noretry = kmalloc(sizeof(*node_alloc_noretry),
2251                                                 GFP_KERNEL);
2252         } else {
2253                 /* allocations done at boot time */
2254                 node_alloc_noretry = NULL;
2255         }
2256
2257         /* bit mask controlling how hard we retry per-node allocations */
2258         if (node_alloc_noretry)
2259                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2260
2261         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2262                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2263                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2264                                 break;
2265                 } else if (!alloc_pool_huge_page(h,
2266                                          &node_states[N_MEMORY],
2267                                          node_alloc_noretry))
2268                         break;
2269                 cond_resched();
2270         }
2271         if (i < h->max_huge_pages) {
2272                 char buf[32];
2273
2274                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2275                 pr_warn("HugeTLB: allocating %lu of page size %s failed.  Only allocated %lu hugepages.\n",
2276                         h->max_huge_pages, buf, i);
2277                 h->max_huge_pages = i;
2278         }
2279
2280         kfree(node_alloc_noretry);
2281 }
2282
2283 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2284 {
2285         struct hstate *h;
2286
2287         for_each_hstate(h) {
2288                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2289                         minimum_order = huge_page_order(h);
2290
2291                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2292                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2293                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2294         }
2295         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2296 }
2297
2298 static void __init report_hugepages(void)
2299 {
2300         struct hstate *h;
2301
2302         for_each_hstate(h) {
2303                 char buf[32];
2304
2305                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2306                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2307                         buf, h->free_huge_pages);
2308         }
2309 }
2310
2311 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2312 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2313                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2314 {
2315         int i;
2316
2317         if (hstate_is_gigantic(h))
2318                 return;
2319
2320         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2321                 struct page *page, *next;
2322                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2323                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2324                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2325                                 return;
2326                         if (PageHighMem(page))
2327                                 continue;
2328                         list_del(&page->lru);
2329                         update_and_free_page(h, page);
2330                         h->free_huge_pages--;
2331                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2332                 }
2333         }
2334 }
2335 #else
2336 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2337                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2338 {
2339 }
2340 #endif
2341
2342 /*
2343  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2344  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2345  * Returns 1 if an adjustment was made.
2346  */
2347 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2348                                 int delta)
2349 {
2350         int nr_nodes, node;
2351
2352         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2353
2354         if (delta < 0) {
2355                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2356                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2357                                 goto found;
2358                 }
2359         } else {
2360                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2361                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2362                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2363                                 goto found;
2364                 }
2365         }
2366         return 0;
2367
2368 found:
2369         h->surplus_huge_pages += delta;
2370         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2371         return 1;
2372 }
2373
2374 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2375 static int set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count, int nid,
2376                               nodemask_t *nodes_allowed)
2377 {
2378         unsigned long min_count, ret;
2379         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, node_alloc_noretry, GFP_KERNEL);
2380
2381         /*
2382          * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2383          * If we can not allocate the bit mask, do not attempt to allocate
2384          * the requested huge pages.
2385          */
2386         if (node_alloc_noretry)
2387                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2388         else
2389                 return -ENOMEM;
2390
2391         spin_lock(&hugetlb_lock);
2392
2393         /*
2394          * Check for a node specific request.
2395          * Changing node specific huge page count may require a corresponding
2396          * change to the global count.  In any case, the passed node mask
2397          * (nodes_allowed) will restrict alloc/free to the specified node.
2398          */
2399         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
2400                 unsigned long old_count = count;
2401
2402                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2403                 /*
2404                  * User may have specified a large count value which caused the
2405                  * above calculation to overflow.  In this case, they wanted
2406                  * to allocate as many huge pages as possible.  Set count to
2407                  * largest possible value to align with their intention.
2408                  */
2409                 if (count < old_count)
2410                         count = ULONG_MAX;
2411         }
2412
2413         /*
2414          * Gigantic pages runtime allocation depend on the capability for large
2415          * page range allocation.
2416          * If the system does not provide this feature, return an error when
2417          * the user tries to allocate gigantic pages but let the user free the
2418          * boottime allocated gigantic pages.
2419          */
2420         if (hstate_is_gigantic(h) && !IS_ENABLED(CONFIG_CONTIG_ALLOC)) {
2421                 if (count > persistent_huge_pages(h)) {
2422                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2423                         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2424                         return -EINVAL;
2425                 }
2426                 /* Fall through to decrease pool */
2427         }
2428
2429         /*
2430          * Increase the pool size
2431          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2432          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2433          *
2434          * We might race with alloc_surplus_huge_page() here and be unable
2435          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2436          * not critical, though, it just means the overall size of the
2437          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2438          * within all the constraints specified by the sysctls.
2439          */
2440         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2441                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2442                         break;
2443         }
2444
2445         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2446                 /*
2447                  * If this allocation races such that we no longer need the
2448                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2449                  * and reducing the surplus.
2450                  */
2451                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2452
2453                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2454                 cond_resched();
2455
2456                 ret = alloc_pool_huge_page(h, nodes_allowed,
2457                                                 node_alloc_noretry);
2458                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2459                 if (!ret)
2460                         goto out;
2461
2462                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2463                 if (signal_pending(current))
2464                         goto out;
2465         }
2466
2467         /*
2468          * Decrease the pool size
2469          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2470          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2471          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2472          * to the desired size as pages become free.
2473          *
2474          * By placing pages into the surplus state independent of the
2475          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2476          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2477          * alloc_surplus_huge_page() is checking the global counter,
2478          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2479          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2480          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2481          */
2482         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2483         min_count = max(count, min_count);
2484         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2485         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2486                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2487                         break;
2488                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2489         }
2490         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2491                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2492                         break;
2493         }
2494 out:
2495         h->max_huge_pages = persistent_huge_pages(h);
2496         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2497
2498         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2499
2500         return 0;
2501 }
2502
2503 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2504         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2505
2506 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2507         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2508                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2509
2510 static struct kobject *hugepages_kobj;
2511 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2512
2513 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2514
2515 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2516 {
2517         int i;
2518
2519         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2520                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2521                         if (nidp)
2522                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2523                         return &hstates[i];
2524                 }
2525
2526         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2527 }
2528
2529 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2530                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2531 {
2532         struct hstate *h;
2533         unsigned long nr_huge_pages;
2534         int nid;
2535
2536         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2537         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2538                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2539         else
2540                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2541
2542         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2543 }
2544
2545 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2546                                            struct hstate *h, int nid,
2547                                            unsigned long count, size_t len)
2548 {
2549         int err;
2550         nodemask_t nodes_allowed, *n_mask;
2551
2552         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
2553                 return -EINVAL;
2554
2555         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2556                 /*
2557                  * global hstate attribute
2558                  */
2559                 if (!(obey_mempolicy &&
2560                                 init_nodemask_of_mempolicy(&nodes_allowed)))
2561                         n_mask = &node_states[N_MEMORY];
2562                 else
2563                         n_mask = &nodes_allowed;
2564         } else {
2565                 /*
2566                  * Node specific request.  count adjustment happens in
2567                  * set_max_huge_pages() after acquiring hugetlb_lock.
2568                  */
2569                 init_nodemask_of_node(&nodes_allowed, nid);
2570                 n_mask = &nodes_allowed;
2571         }
2572
2573         err = set_max_huge_pages(h, count, nid, n_mask);
2574
2575         return err ? err : len;
2576 }
2577
2578 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2579                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2580                                          size_t len)
2581 {
2582         struct hstate *h;
2583         unsigned long count;
2584         int nid;
2585         int err;
2586
2587         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2588         if (err)
2589                 return err;
2590
2591         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2592         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2593 }
2594
2595 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2596                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2597 {
2598         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2599 }
2600
2601 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2602                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2603 {
2604         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2605 }
2606 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2607
2608 #ifdef CONFIG_NUMA
2609
2610 /*
2611  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2612  * huge page alloc/free.
2613  */
2614 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2615                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2616 {
2617         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2618 }
2619
2620 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2621                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2622 {
2623         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2624 }
2625 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2626 #endif
2627
2628
2629 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2630                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2631 {
2632         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2633         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2634 }
2635
2636 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2637                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2638 {
2639         int err;
2640         unsigned long input;
2641         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2642
2643         if (hstate_is_gigantic(h))
2644                 return -EINVAL;
2645
2646         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2647         if (err)
2648                 return err;
2649
2650         spin_lock(&hugetlb_lock);
2651         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2652         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2653
2654         return count;
2655 }
2656 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2657
2658 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2659                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2660 {
2661         struct hstate *h;
2662         unsigned long free_huge_pages;
2663         int nid;
2664
2665         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2666         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2667                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2668         else
2669                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2670
2671         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2672 }
2673 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2674
2675 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2676                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2677 {
2678         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2679         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2680 }
2681 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2682
2683 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2684                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2685 {
2686         struct hstate *h;
2687         unsigned long surplus_huge_pages;
2688         int nid;
2689
2690         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2691         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2692                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2693         else
2694                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2695
2696         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2697 }
2698 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2699
2700 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2701         &nr_hugepages_attr.attr,
2702         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2703         &free_hugepages_attr.attr,
2704         &resv_hugepages_attr.attr,
2705         &surplus_hugepages_attr.attr,
2706 #ifdef CONFIG_NUMA
2707         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2708 #endif
2709         NULL,
2710 };
2711
2712 static const struct attribute_group hstate_attr_group = {
2713         .attrs = hstate_attrs,
2714 };
2715
2716 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2717                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2718                                     const struct attribute_group *hstate_attr_group)
2719 {
2720         int retval;
2721         int hi = hstate_index(h);
2722
2723         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2724         if (!hstate_kobjs[hi])
2725                 return -ENOMEM;
2726
2727         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2728         if (retval)
2729                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2730
2731         return retval;
2732 }
2733
2734 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2735 {
2736         struct hstate *h;
2737         int err;
2738
2739         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2740         if (!hugepages_kobj)
2741                 return;
2742
2743         for_each_hstate(h) {
2744                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2745                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2746                 if (err)
2747                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2748         }
2749 }
2750
2751 #ifdef CONFIG_NUMA
2752
2753 /*
2754  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2755  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2756  * index of a node device or _hstate == node id.
2757  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2758  * the base kernel, on the hugetlb module.
2759  */
2760 struct node_hstate {
2761         struct kobject          *hugepages_kobj;
2762         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2763 };
2764 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2765
2766 /*
2767  * A subset of global hstate attributes for node devices
2768  */
2769 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2770         &nr_hugepages_attr.attr,
2771         &free_hugepages_attr.attr,
2772         &surplus_hugepages_attr.attr,
2773         NULL,
2774 };
2775
2776 static const struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2777         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2778 };
2779
2780 /*
2781  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2782  * Returns node id via non-NULL nidp.
2783  */
2784 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2785 {
2786         int nid;
2787
2788         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2789                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2790                 int i;
2791                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2792                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2793                                 if (nidp)
2794                                         *nidp = nid;
2795                                 return &hstates[i];
2796                         }
2797         }
2798
2799         BUG();
2800         return NULL;
2801 }
2802
2803 /*
2804  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2805  * No-op if no hstate attributes attached.
2806  */
2807 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2808 {
2809         struct hstate *h;
2810         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2811
2812         if (!nhs->hugepages_kobj)
2813                 return;         /* no hstate attributes */
2814
2815         for_each_hstate(h) {
2816                 int idx = hstate_index(h);
2817                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2818                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2819                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2820                 }
2821         }
2822
2823         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2824         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2825 }
2826
2827
2828 /*
2829  * Register hstate attributes for a single node device.
2830  * No-op if attributes already registered.
2831  */
2832 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2833 {
2834         struct hstate *h;
2835         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2836         int err;
2837
2838         if (nhs->hugepages_kobj)
2839                 return;         /* already allocated */
2840
2841         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2842                                                         &node->dev.kobj);
2843         if (!nhs->hugepages_kobj)
2844                 return;
2845
2846         for_each_hstate(h) {
2847                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2848                                                 nhs->hstate_kobjs,
2849                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2850                 if (err) {
2851                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2852                                 h->name, node->dev.id);
2853                         hugetlb_unregister_node(node);
2854                         break;
2855                 }
2856         }
2857 }
2858
2859 /*
2860  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2861  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2862  * registered their associated device by this time.
2863  */
2864 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2865 {
2866         int nid;
2867
2868         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2869                 struct node *node = node_devices[nid];
2870                 if (node->dev.id == nid)
2871                         hugetlb_register_node(node);
2872         }
2873
2874         /*
2875          * Let the node device driver know we're here so it can
2876          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2877          */
2878         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2879                                      hugetlb_unregister_node);
2880 }
2881 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2882
2883 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2884 {
2885         BUG();
2886         if (nidp)
2887                 *nidp = -1;
2888         return NULL;
2889 }
2890
2891 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2892
2893 #endif
2894
2895 static int __init hugetlb_init(void)
2896 {
2897         int i;
2898
2899         if (!hugepages_supported())
2900                 return 0;
2901
2902         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2903                 if (default_hstate_size != 0) {
2904                         pr_err("HugeTLB: unsupported default_hugepagesz %lu. Reverting to %lu\n",
2905                                default_hstate_size, HPAGE_SIZE);
2906                 }
2907
2908                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2909                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2910                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2911         }
2912         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2913         if (default_hstate_max_huge_pages) {
2914                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
2915                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2916         }
2917
2918         hugetlb_init_hstates();
2919         gather_bootmem_prealloc();
2920         report_hugepages();
2921
2922         hugetlb_sysfs_init();
2923         hugetlb_register_all_nodes();
2924         hugetlb_cgroup_file_init();
2925
2926 #ifdef CONFIG_SMP
2927         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2928 #else
2929         num_fault_mutexes = 1;
2930 #endif
2931         hugetlb_fault_mutex_table =
2932                 kmalloc_array(num_fault_mutexes, sizeof(struct mutex),
2933                               GFP_KERNEL);
2934         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2935
2936         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2937                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2938         return 0;
2939 }
2940 subsys_initcall(hugetlb_init);
2941
2942 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2943 void __init hugetlb_bad_size(void)
2944 {
2945         parsed_valid_hugepagesz = false;
2946 }
2947
2948 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2949 {
2950         struct hstate *h;
2951         unsigned long i;
2952
2953         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2954                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2955                 return;
2956         }
2957         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2958         BUG_ON(order == 0);
2959         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2960         h->order = order;
2961         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2962         h->nr_huge_pages = 0;
2963         h->free_huge_pages = 0;
2964         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
2965                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
2966         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
2967         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
2968         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
2969         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
2970                                         huge_page_size(h)/1024);
2971
2972         parsed_hstate = h;
2973 }
2974
2975 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
2976 {
2977         unsigned long *mhp;
2978         static unsigned long *last_mhp;
2979
2980         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
2981                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
2982                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
2983                 parsed_valid_hugepagesz = true;
2984                 return 1;
2985         }
2986         /*
2987          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
2988          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
2989          */
2990         else if (!hugetlb_max_hstate)
2991                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
2992         else
2993                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
2994
2995         if (mhp == last_mhp) {
2996                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
2997                 return 1;
2998         }
2999
3000         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
3001                 *mhp = 0;
3002
3003         /*
3004          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
3005          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
3006          * use the bootmem allocator.
3007          */
3008         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
3009                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
3010
3011         last_mhp = mhp;
3012
3013         return 1;
3014 }
3015 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
3016
3017 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
3018 {
3019         default_hstate_size = memparse(s, &s);
3020         return 1;
3021 }
3022 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
3023
3024 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
3025 {
3026         int node;
3027         unsigned int nr = 0;
3028
3029         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
3030                 nr += array[node];
3031
3032         return nr;
3033 }
3034
3035 #ifdef CONFIG_SYSCTL
3036 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
3037                          struct ctl_table *table, int write,
3038                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3039 {
3040         struct hstate *h = &default_hstate;
3041         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
3042         int ret;
3043
3044         if (!hugepages_supported())
3045                 return -EOPNOTSUPP;
3046
3047         table->data = &tmp;
3048         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3049         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3050         if (ret)
3051                 goto out;
3052
3053         if (write)
3054                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
3055                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
3056 out:
3057         return ret;
3058 }
3059
3060 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3061                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3062 {
3063
3064         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
3065                                                         buffer, length, ppos);
3066 }
3067
3068 #ifdef CONFIG_NUMA
3069 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3070                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3071 {
3072         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3073                                                         buffer, length, ppos);
3074 }
3075 #endif /* CONFIG_NUMA */
3076
3077 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3078                         void __user *buffer,
3079                         size_t *length, loff_t *ppos)
3080 {
3081         struct hstate *h = &default_hstate;
3082         unsigned long tmp;
3083         int ret;
3084
3085         if (!hugepages_supported())
3086                 return -EOPNOTSUPP;
3087
3088         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3089
3090         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3091                 return -EINVAL;
3092
3093         table->data = &tmp;
3094         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3095         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3096         if (ret)
3097                 goto out;
3098
3099         if (write) {
3100                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3101                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3102                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3103         }
3104 out:
3105         return ret;
3106 }
3107
3108 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3109
3110 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3111 {
3112         struct hstate *h;
3113         unsigned long total = 0;
3114
3115         if (!hugepages_supported())
3116                 return;
3117
3118         for_each_hstate(h) {
3119                 unsigned long count = h->nr_huge_pages;
3120
3121                 total += (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) * count;
3122
3123                 if (h == &default_hstate)
3124                         seq_printf(m,
3125                                    "HugePages_Total:   %5lu\n"
3126                                    "HugePages_Free:    %5lu\n"
3127                                    "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3128                                    "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3129                                    "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3130                                    count,
3131                                    h->free_huge_pages,
3132                                    h->resv_huge_pages,
3133                                    h->surplus_huge_pages,
3134                                    (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) / 1024);
3135         }
3136
3137         seq_printf(m, "Hugetlb:        %8lu kB\n", total / 1024);
3138 }
3139
3140 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3141 {
3142         struct hstate *h = &default_hstate;
3143         if (!hugepages_supported())
3144                 return 0;
3145         return sprintf(buf,
3146                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3147                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3148                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3149                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3150                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3151                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3152 }
3153
3154 void hugetlb_show_meminfo(void)
3155 {
3156         struct hstate *h;
3157         int nid;
3158
3159         if (!hugepages_supported())
3160                 return;
3161
3162         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3163                 for_each_hstate(h)
3164                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3165                                 nid,
3166                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3167                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3168                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3169                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3170 }
3171
3172 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3173 {
3174         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3175                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3176 }
3177
3178 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3179 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3180 {
3181         struct hstate *h;
3182         unsigned long nr_total_pages = 0;
3183
3184         for_each_hstate(h)
3185                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3186         return nr_total_pages;
3187 }
3188
3189 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3190 {
3191         int ret = -ENOMEM;
3192
3193         spin_lock(&hugetlb_lock);
3194         /*
3195          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3196          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3197          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3198          * the reservation is not checked against page availability for the
3199          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3200          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3201          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3202          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3203          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3204          *
3205          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3206          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3207          * we fall back to check against current free page availability as
3208          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3209          * semantics that cpuset has.
3210          */
3211         if (delta > 0) {
3212                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3213                         goto out;
3214
3215                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3216                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3217                         goto out;
3218                 }
3219         }
3220
3221         ret = 0;
3222         if (delta < 0)
3223                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3224
3225 out:
3226         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3227         return ret;
3228 }
3229
3230 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3231 {
3232         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3233
3234         /*
3235          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3236          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3237          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3238          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3239          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3240          * new reference here without additional locking.
3241          */
3242         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3243                 kref_get(&resv->refs);
3244 }
3245
3246 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3247 {
3248         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3249         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3250         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3251         unsigned long reserve, start, end;
3252         long gbl_reserve;
3253
3254         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3255                 return;
3256
3257         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3258         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3259
3260         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3261
3262         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3263
3264         if (reserve) {
3265                 /*
3266                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3267                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3268                  */
3269                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3270                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3271         }
3272 }
3273
3274 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3275 {
3276         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3277                 return -EINVAL;
3278         return 0;
3279 }
3280
3281 static unsigned long hugetlb_vm_op_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
3282 {
3283         struct hstate *hstate = hstate_vma(vma);
3284
3285         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
3286 }
3287
3288 /*
3289  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3290  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3291  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3292  * this far.
3293  */
3294 static vm_fault_t hugetlb_vm_op_fault(struct vm_fault *vmf)
3295 {
3296         BUG();
3297         return 0;
3298 }
3299
3300 /*
3301  * When a new function is introduced to vm_operations_struct and added
3302  * to hugetlb_vm_ops, please consider adding the function to shm_vm_ops.
3303  * This is because under System V memory model, mappings created via
3304  * shmget/shmat with "huge page" specified are backed by hugetlbfs files,
3305  * their original vm_ops are overwritten with shm_vm_ops.
3306  */
3307 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3308         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3309         .open = hugetlb_vm_op_open,
3310         .close = hugetlb_vm_op_close,
3311         .split = hugetlb_vm_op_split,
3312         .pagesize = hugetlb_vm_op_pagesize,
3313 };
3314
3315 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3316                                 int writable)
3317 {
3318         pte_t entry;
3319
3320         if (writable) {
3321                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3322                                          vma->vm_page_prot)));
3323         } else {
3324                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3325                                            vma->vm_page_prot));
3326         }
3327         entry = pte_mkyoung(entry);
3328         entry = pte_mkhuge(entry);
3329         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3330
3331         return entry;
3332 }
3333
3334 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3335                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3336 {
3337         pte_t entry;
3338
3339         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3340         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3341                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3342 }
3343
3344 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3345 {
3346         swp_entry_t swp;
3347
3348         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3349                 return false;
3350         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3351         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3352                 return true;
3353         else
3354                 return false;
3355 }
3356
3357 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3358 {
3359         swp_entry_t swp;
3360
3361         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3362                 return 0;
3363         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3364         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3365                 return 1;
3366         else
3367                 return 0;
3368 }
3369
3370 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3371                             struct vm_area_struct *vma)
3372 {
3373         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3374         struct page *ptepage;
3375         unsigned long addr;
3376         int cow;
3377         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3378         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3379         struct mmu_notifier_range range;
3380         int ret = 0;
3381
3382         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3383
3384         if (cow) {
3385                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, src,
3386                                         vma->vm_start,
3387                                         vma->vm_end);
3388                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3389         }
3390
3391         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3392                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3393                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
3394                 if (!src_pte)
3395                         continue;
3396                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3397                 if (!dst_pte) {
3398                         ret = -ENOMEM;
3399                         break;
3400                 }
3401
3402                 /*
3403                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3404                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3405                  *
3406                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3407                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3408                  * Check here before taking page table lock, and once again
3409                  * after taking the lock below.
3410                  */
3411                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3412                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3413                         continue;
3414
3415                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3416                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3417                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3418                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3419                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3420                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3421                         /*
3422                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3423                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3424                          * sharing with another vma.
3425                          */
3426                         ;
3427                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3428                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3429                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3430
3431                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3432                                 /*
3433                                  * COW mappings require pages in both
3434                                  * parent and child to be set to read.
3435                                  */
3436                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3437                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3438                                 set_huge_swap_pte_at(src, addr, src_pte,
3439                                                      entry, sz);
3440                         }
3441                         set_huge_swap_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry, sz);
3442                 } else {
3443                         if (cow) {
3444                                 /*
3445                                  * No need to notify as we are downgrading page
3446                                  * table protection not changing it to point
3447                                  * to a new page.
3448                                  *
3449                                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
3450                                  */
3451                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3452                         }
3453                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3454                         ptepage = pte_page(entry);
3455                         get_page(ptepage);
3456                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3457                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3458                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3459                 }
3460                 spin_unlock(src_ptl);
3461                 spin_unlock(dst_ptl);
3462         }
3463
3464         if (cow)
3465                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3466
3467         return ret;
3468 }
3469
3470 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3471                             unsigned long start, unsigned long end,
3472                             struct page *ref_page)
3473 {
3474         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3475         unsigned long address;
3476         pte_t *ptep;
3477         pte_t pte;
3478         spinlock_t *ptl;
3479         struct page *page;
3480         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3481         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3482         struct mmu_notifier_range range;
3483
3484         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3485         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3486         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3487
3488         /*
3489          * This is a hugetlb vma, all the pte entries should point
3490          * to huge page.
3491          */
3492         tlb_change_page_size(tlb, sz);
3493         tlb_start_vma(tlb, vma);
3494
3495         /*
3496          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3497          */
3498         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma, mm, start,
3499                                 end);
3500         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
3501         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3502         address = start;
3503         for (; address < end; address += sz) {
3504                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
3505                 if (!ptep)
3506                         continue;
3507
3508                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3509                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3510                         spin_unlock(ptl);
3511                         /*
3512                          * We just unmapped a page of PMDs by clearing a PUD.
3513                          * The caller's TLB flush range should cover this area.
3514                          */
3515                         continue;
3516                 }
3517
3518                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3519                 if (huge_pte_none(pte)) {
3520                         spin_unlock(ptl);
3521                         continue;
3522                 }
3523
3524                 /*
3525                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3526                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3527                  */
3528                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3529                         huge_pte_clear(mm, address, ptep, sz);
3530                         spin_unlock(ptl);
3531                         continue;
3532                 }
3533
3534                 page = pte_page(pte);
3535                 /*
3536                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3537                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3538                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3539                  */
3540                 if (ref_page) {
3541                         if (page != ref_page) {
3542                                 spin_unlock(ptl);
3543                                 continue;
3544                         }
3545                         /*
3546                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3547                          * future faults in this VMA will fail rather than
3548                          * looking like data was lost
3549                          */
3550                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3551                 }
3552
3553                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3554                 tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address);
3555                 if (huge_pte_dirty(pte))
3556                         set_page_dirty(page);
3557
3558                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3559                 page_remove_rmap(page, true);
3560
3561                 spin_unlock(ptl);
3562                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3563                 /*
3564                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3565                  */
3566                 if (ref_page)
3567                         break;
3568         }
3569         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3570         tlb_end_vma(tlb, vma);
3571 }
3572
3573 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3574                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3575                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3576 {
3577         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3578
3579         /*
3580          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3581          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3582          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3583          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3584          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3585          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3586          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3587          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3588          */
3589         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3590 }
3591
3592 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3593                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3594 {
3595         struct mm_struct *mm;
3596         struct mmu_gather tlb;
3597         unsigned long tlb_start = start;
3598         unsigned long tlb_end = end;
3599
3600         /*
3601          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3602          * start/end for worst case tlb flushing.
3603          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3604          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3605          * the largest possible range.
3606          */
3607         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3608
3609         mm = vma->vm_mm;
3610
3611         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3612         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3613         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3614 }
3615
3616 /*
3617  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3618  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3619  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3620  * same region.
3621  */
3622 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3623                               struct page *page, unsigned long address)
3624 {
3625         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3626         struct vm_area_struct *iter_vma;
3627         struct address_space *mapping;
3628         pgoff_t pgoff;
3629
3630         /*
3631          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3632          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3633          */
3634         address = address & huge_page_mask(h);
3635         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3636                         vma->vm_pgoff;
3637         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3638
3639         /*
3640          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3641          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3642          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3643          */
3644         i_mmap_lock_write(mapping);
3645         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3646                 /* Do not unmap the current VMA */
3647                 if (iter_vma == vma)
3648                         continue;
3649
3650                 /*
3651                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3652                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3653                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3654                  */
3655                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3656                         continue;
3657
3658                 /*
3659                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3660                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3661                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3662                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3663                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3664                  */
3665                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3666                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3667                                              address + huge_page_size(h), page);
3668         }
3669         i_mmap_unlock_write(mapping);
3670 }
3671
3672 /*
3673  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3674  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3675  * cannot race with other handlers or page migration.
3676  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3677  */
3678 static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3679                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3680                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3681 {
3682         pte_t pte;
3683         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3684         struct page *old_page, *new_page;
3685         int outside_reserve = 0;
3686         vm_fault_t ret = 0;
3687         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3688         struct mmu_notifier_range range;
3689
3690         pte = huge_ptep_get(ptep);
3691         old_page = pte_page(pte);
3692
3693 retry_avoidcopy:
3694         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3695          * and just make the page writable */
3696         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3697                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3698                 set_huge_ptep_writable(vma, haddr, ptep);
3699                 return 0;
3700         }
3701
3702         /*
3703          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3704          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3705          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3706          * page is used to determine if the reserve at this address was
3707          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3708          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3709          * of the full address range.
3710          */
3711         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3712                         old_page != pagecache_page)
3713                 outside_reserve = 1;
3714
3715         get_page(old_page);
3716
3717         /*
3718          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3719          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3720          */
3721         spin_unlock(ptl);
3722         new_page = alloc_huge_page(vma, haddr, outside_reserve);
3723
3724         if (IS_ERR(new_page)) {
3725                 /*
3726                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3727                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3728                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3729                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3730                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3731                  */
3732                 if (outside_reserve) {
3733                         put_page(old_page);
3734                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3735                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, haddr);
3736                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3737                         spin_lock(ptl);
3738                         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3739                         if (likely(ptep &&
3740                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3741                                 goto retry_avoidcopy;
3742                         /*
3743                          * race occurs while re-acquiring page table
3744                          * lock, and our job is done.
3745                          */
3746                         return 0;
3747                 }
3748
3749                 ret = vmf_error(PTR_ERR(new_page));
3750                 goto out_release_old;
3751         }
3752
3753         /*
3754          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3755          * anon_vma prepared.
3756          */
3757         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3758                 ret = VM_FAULT_OOM;
3759                 goto out_release_all;
3760         }
3761
3762         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3763                             pages_per_huge_page(h));
3764         __SetPageUptodate(new_page);
3765
3766         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm, haddr,
3767                                 haddr + huge_page_size(h));
3768         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3769
3770         /*
3771          * Retake the page table lock to check for racing updates
3772          * before the page tables are altered
3773          */
3774         spin_lock(ptl);
3775         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3776         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3777                 ClearPagePrivate(new_page);
3778
3779                 /* Break COW */
3780                 huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
3781                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
3782                 set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
3783                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3784                 page_remove_rmap(old_page, true);
3785                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
3786                 set_page_huge_active(new_page);
3787                 /* Make the old page be freed below */
3788                 new_page = old_page;
3789         }
3790         spin_unlock(ptl);
3791         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3792 out_release_all:
3793         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
3794         put_page(new_page);
3795 out_release_old:
3796         put_page(old_page);
3797
3798         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3799         return ret;
3800 }
3801
3802 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3803 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3804                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3805 {
3806         struct address_space *mapping;
3807         pgoff_t idx;
3808
3809         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3810         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3811
3812         return find_lock_page(mapping, idx);
3813 }
3814
3815 /*
3816  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3817  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3818  */
3819 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3820                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3821 {
3822         struct address_space *mapping;
3823         pgoff_t idx;
3824         struct page *page;
3825
3826         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3827         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3828
3829         page = find_get_page(mapping, idx);
3830         if (page)
3831                 put_page(page);
3832         return page != NULL;
3833 }
3834
3835 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3836                            pgoff_t idx)
3837 {
3838         struct inode *inode = mapping->host;
3839         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3840         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3841
3842         if (err)
3843                 return err;
3844         ClearPagePrivate(page);
3845
3846         /*
3847          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3848          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3849          */
3850         set_page_dirty(page);
3851
3852         spin_lock(&inode->i_lock);
3853         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3854         spin_unlock(&inode->i_lock);
3855         return 0;
3856 }
3857
3858 static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
3859                         struct vm_area_struct *vma,
3860                         struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3861                         unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3862 {
3863         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3864         vm_fault_t ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3865         int anon_rmap = 0;
3866         unsigned long size;
3867         struct page *page;
3868         pte_t new_pte;
3869         spinlock_t *ptl;
3870         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3871         bool new_page = false;
3872
3873         /*
3874          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3875          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3876          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3877          */
3878         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3879                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3880                            current->pid);
3881                 return ret;
3882         }
3883
3884         /*
3885          * Use page lock to guard against racing truncation
3886          * before we get page_table_lock.
3887          */
3888 retry:
3889         page = find_lock_page(mapping, idx);
3890         if (!page) {
3891                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3892                 if (idx >= size)
3893                         goto out;
3894
3895                 /*
3896                  * Check for page in userfault range
3897                  */
3898                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
3899                         u32 hash;
3900                         struct vm_fault vmf = {
3901                                 .vma = vma,
3902                                 .address = haddr,
3903                                 .flags = flags,
3904                                 /*
3905                                  * Hard to debug if it ends up being
3906                                  * used by a callee that assumes
3907                                  * something about the other
3908                                  * uninitialized fields... same as in
3909                                  * memory.c
3910                                  */
3911                         };
3912
3913                         /*
3914                          * hugetlb_fault_mutex must be dropped before
3915                          * handling userfault.  Reacquire after handling
3916                          * fault to make calling code simpler.
3917                          */
3918                         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx, haddr);
3919                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3920                         ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
3921                         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3922                         goto out;
3923                 }
3924
3925                 page = alloc_huge_page(vma, haddr, 0);
3926                 if (IS_ERR(page)) {
3927                         /*
3928                          * Returning error will result in faulting task being
3929                          * sent SIGBUS.  The hugetlb fault mutex prevents two
3930                          * tasks from racing to fault in the same page which
3931                          * could result in false unable to allocate errors.
3932                          * Page migration does not take the fault mutex, but
3933                          * does a clear then write of pte's under page table
3934                          * lock.  Page fault code could race with migration,
3935                          * notice the clear pte and try to allocate a page
3936                          * here.  Before returning error, get ptl and make
3937                          * sure there really is no pte entry.
3938                          */
3939                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3940                         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep))) {
3941                                 ret = 0;
3942                                 spin_unlock(ptl);
3943                                 goto out;
3944                         }
3945                         spin_unlock(ptl);
3946                         ret = vmf_error(PTR_ERR(page));
3947                         goto out;
3948                 }
3949                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3950                 __SetPageUptodate(page);
3951                 new_page = true;
3952
3953                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
3954                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
3955                         if (err) {
3956                                 put_page(page);
3957                                 if (err == -EEXIST)
3958                                         goto retry;
3959                                 goto out;
3960                         }
3961                 } else {
3962                         lock_page(page);
3963                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3964                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3965                                 goto backout_unlocked;
3966                         }
3967                         anon_rmap = 1;
3968                 }
3969         } else {
3970                 /*
3971                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
3972                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
3973                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
3974                  */
3975                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
3976                         ret = VM_FAULT_HWPOISON |
3977                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3978                         goto backout_unlocked;
3979                 }
3980         }
3981
3982         /*
3983          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
3984          * pending reservations for this page now. This will ensure that
3985          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
3986          * the spinlock.
3987          */
3988         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3989                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
3990                         ret = VM_FAULT_OOM;
3991                         goto backout_unlocked;
3992                 }
3993                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3994                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
3995         }
3996
3997         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3998         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3999         if (idx >= size)
4000                 goto backout;
4001
4002         ret = 0;
4003         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
4004                 goto backout;
4005
4006         if (anon_rmap) {
4007                 ClearPagePrivate(page);
4008                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, haddr);
4009         } else
4010                 page_dup_rmap(page, true);
4011         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
4012                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
4013         set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep, new_pte);
4014
4015         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
4016         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4017                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
4018                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
4019         }
4020
4021         spin_unlock(ptl);
4022
4023         /*
4024          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
4025          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
4026          * isolated for migration.
4027          */
4028         if (new_page)
4029                 set_page_huge_active(page);
4030
4031         unlock_page(page);
4032 out:
4033         return ret;
4034
4035 backout:
4036         spin_unlock(ptl);
4037 backout_unlocked:
4038         unlock_page(page);
4039         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, page);
4040         put_page(page);
4041         goto out;
4042 }
4043
4044 #ifdef CONFIG_SMP
4045 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
4046                             pgoff_t idx, unsigned long address)
4047 {
4048         unsigned long key[2];
4049         u32 hash;
4050
4051         key[0] = (unsigned long) mapping;
4052         key[1] = idx;
4053
4054         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/sizeof(u32), 0);
4055
4056         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
4057 }
4058 #else
4059 /*
4060  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
4061  * return 0 and avoid the hashing overhead.
4062  */
4063 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
4064                             pgoff_t idx, unsigned long address)
4065 {
4066         return 0;
4067 }
4068 #endif
4069
4070 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4071                         unsigned long address, unsigned int flags)
4072 {
4073         pte_t *ptep, entry;
4074         spinlock_t *ptl;
4075         vm_fault_t ret;
4076         u32 hash;
4077         pgoff_t idx;
4078         struct page *page = NULL;
4079         struct page *pagecache_page = NULL;
4080         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4081         struct address_space *mapping;
4082         int need_wait_lock = 0;
4083         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
4084
4085         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
4086         if (ptep) {
4087                 entry = huge_ptep_get(ptep);
4088                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
4089                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
4090                         return 0;
4091                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
4092                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4093                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4094         } else {
4095                 ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4096                 if (!ptep)
4097                         return VM_FAULT_OOM;
4098         }
4099
4100         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4101         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
4102
4103         /*
4104          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
4105          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
4106          * the same page in the page cache.
4107          */
4108         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx, haddr);
4109         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4110
4111         entry = huge_ptep_get(ptep);
4112         if (huge_pte_none(entry)) {
4113                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
4114                 goto out_mutex;
4115         }
4116
4117         ret = 0;
4118
4119         /*
4120          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
4121          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
4122          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4123          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4124          * handle it.
4125          */
4126         if (!pte_present(entry))
4127                 goto out_mutex;
4128
4129         /*
4130          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4131          * reservations for this page now. This will ensure that any
4132          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4133          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4134          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4135          * consumed.
4136          */
4137         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4138                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4139                         ret = VM_FAULT_OOM;
4140                         goto out_mutex;
4141                 }
4142                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4143                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4144
4145                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4146                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4147                                                                 vma, haddr);
4148         }
4149
4150         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4151
4152         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4153         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4154                 goto out_ptl;
4155
4156         /*
4157          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4158          * pagecache_page, so here we need take the former one
4159          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4160          */
4161         page = pte_page(entry);
4162         if (page != pagecache_page)
4163                 if (!trylock_page(page)) {
4164                         need_wait_lock = 1;
4165                         goto out_ptl;
4166                 }
4167
4168         get_page(page);
4169
4170         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4171                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4172                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4173                                           pagecache_page, ptl);
4174                         goto out_put_page;
4175                 }
4176                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4177         }
4178         entry = pte_mkyoung(entry);
4179         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, haddr, ptep, entry,
4180                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4181                 update_mmu_cache(vma, haddr, ptep);
4182 out_put_page:
4183         if (page != pagecache_page)
4184                 unlock_page(page);
4185         put_page(page);
4186 out_ptl:
4187         spin_unlock(ptl);
4188
4189         if (pagecache_page) {
4190                 unlock_page(pagecache_page);
4191                 put_page(pagecache_page);
4192         }
4193 out_mutex:
4194         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4195         /*
4196          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4197          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4198          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4199          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4200          * here without taking refcount.
4201          */
4202         if (need_wait_lock)
4203                 wait_on_page_locked(page);
4204         return ret;
4205 }
4206
4207 /*
4208  * Used by userfaultfd UFFDIO_COPY.  Based on mcopy_atomic_pte with
4209  * modifications for huge pages.
4210  */
4211 int hugetlb_mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
4212                             pte_t *dst_pte,
4213                             struct vm_area_struct *dst_vma,
4214                             unsigned long dst_addr,
4215                             unsigned long src_addr,
4216                             struct page **pagep)
4217 {
4218         struct address_space *mapping;
4219         pgoff_t idx;
4220         unsigned long size;
4221         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
4222         struct hstate *h = hstate_vma(dst_vma);
4223         pte_t _dst_pte;
4224         spinlock_t *ptl;
4225         int ret;
4226         struct page *page;
4227
4228         if (!*pagep) {
4229                 ret = -ENOMEM;
4230                 page = alloc_huge_page(dst_vma, dst_addr, 0);
4231                 if (IS_ERR(page))
4232                         goto out;
4233
4234                 ret = copy_huge_page_from_user(page,
4235                                                 (const void __user *) src_addr,
4236                                                 pages_per_huge_page(h), false);
4237
4238                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_sem */
4239                 if (unlikely(ret)) {
4240                         ret = -ENOENT;
4241                         *pagep = page;
4242                         /* don't free the page */
4243                         goto out;
4244                 }
4245         } else {
4246                 page = *pagep;
4247                 *pagep = NULL;
4248         }
4249
4250         /*
4251          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
4252          * preceding stores to the page contents become visible before
4253          * the set_pte_at() write.
4254          */
4255         __SetPageUptodate(page);
4256
4257         mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
4258         idx = vma_hugecache_offset(h, dst_vma, dst_addr);
4259
4260         /*
4261          * If shared, add to page cache
4262          */
4263         if (vm_shared) {
4264                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4265                 ret = -EFAULT;
4266                 if (idx >= size)
4267                         goto out_release_nounlock;
4268
4269                 /*
4270                  * Serialization between remove_inode_hugepages() and
4271                  * huge_add_to_page_cache() below happens through the
4272                  * hugetlb_fault_mutex_table that here must be hold by
4273                  * the caller.
4274                  */
4275                 ret = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4276                 if (ret)
4277                         goto out_release_nounlock;
4278         }
4279
4280         ptl = huge_pte_lockptr(h, dst_mm, dst_pte);
4281         spin_lock(ptl);
4282
4283         /*
4284          * Recheck the i_size after holding PT lock to make sure not
4285          * to leave any page mapped (as page_mapped()) beyond the end
4286          * of the i_size (remove_inode_hugepages() is strict about
4287          * enforcing that). If we bail out here, we'll also leave a
4288          * page in the radix tree in the vm_shared case beyond the end
4289          * of the i_size, but remove_inode_hugepages() will take care
4290          * of it as soon as we drop the hugetlb_fault_mutex_table.
4291          */
4292         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4293         ret = -EFAULT;
4294         if (idx >= size)
4295                 goto out_release_unlock;
4296
4297         ret = -EEXIST;
4298         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(dst_pte)))
4299                 goto out_release_unlock;
4300
4301         if (vm_shared) {
4302                 page_dup_rmap(page, true);
4303         } else {
4304                 ClearPagePrivate(page);
4305                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
4306         }
4307
4308         _dst_pte = make_huge_pte(dst_vma, page, dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4309         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
4310                 _dst_pte = huge_pte_mkdirty(_dst_pte);
4311         _dst_pte = pte_mkyoung(_dst_pte);
4312
4313         set_huge_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
4314
4315         (void)huge_ptep_set_access_flags(dst_vma, dst_addr, dst_pte, _dst_pte,
4316                                         dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4317         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst_mm);
4318
4319         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4320         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
4321
4322         spin_unlock(ptl);
4323         set_page_huge_active(page);
4324         if (vm_shared)
4325                 unlock_page(page);
4326         ret = 0;
4327 out:
4328         return ret;
4329 out_release_unlock:
4330         spin_unlock(ptl);
4331         if (vm_shared)
4332                 unlock_page(page);
4333 out_release_nounlock:
4334         put_page(page);
4335         goto out;
4336 }
4337
4338 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4339                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4340                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4341                          long i, unsigned int flags, int *nonblocking)
4342 {
4343         unsigned long pfn_offset;
4344         unsigned long vaddr = *position;
4345         unsigned long remainder = *nr_pages;
4346         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4347         int err = -EFAULT;
4348
4349         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4350                 pte_t *pte;
4351                 spinlock_t *ptl = NULL;
4352                 int absent;
4353                 struct page *page;
4354
4355                 /*
4356                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4357                  * potentially allocating memory.
4358                  */
4359                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4360                         remainder = 0;
4361                         break;
4362                 }
4363
4364                 /*
4365                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4366                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4367                  * first, for the page indexing below to work.
4368                  *
4369                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4370                  */
4371                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h),
4372                                       huge_page_size(h));
4373                 if (pte)
4374                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4375                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4376
4377                 /*
4378                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4379                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4380                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4381                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4382                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4383                  */
4384                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4385                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4386                         if (pte)
4387                                 spin_unlock(ptl);
4388                         remainder = 0;
4389                         break;
4390                 }
4391
4392                 /*
4393                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4394                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4395                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4396                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4397                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4398                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4399                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4400                  * directly from any kind of swap entries.
4401                  */
4402                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4403                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4404                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4405                         vm_fault_t ret;
4406                         unsigned int fault_flags = 0;
4407
4408                         if (pte)
4409                                 spin_unlock(ptl);
4410                         if (flags & FOLL_WRITE)
4411                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
4412                         if (nonblocking)
4413                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
4414                         if (flags & FOLL_NOWAIT)
4415                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4416                                         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
4417                         if (flags & FOLL_TRIED) {
4418                                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags &
4419                                                 FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
4420                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
4421                         }
4422                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr, fault_flags);
4423                         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
4424                                 err = vm_fault_to_errno(ret, flags);
4425                                 remainder = 0;
4426                                 break;
4427                         }
4428                         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
4429                                 if (nonblocking &&
4430                                     !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
4431                                         *nonblocking = 0;
4432                                 *nr_pages = 0;
4433                                 /*
4434                                  * VM_FAULT_RETRY must not return an
4435                                  * error, it will return zero
4436                                  * instead.
4437                                  *
4438                                  * No need to update "position" as the
4439                                  * caller will not check it after
4440                                  * *nr_pages is set to 0.
4441                                  */
4442                                 return i;
4443                         }
4444                         continue;
4445                 }
4446
4447                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4448                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4449
4450                 /*
4451                  * Instead of doing 'try_get_page()' below in the same_page
4452                  * loop, just check the count once here.
4453                  */
4454                 if (unlikely(page_count(page) <= 0)) {
4455                         if (pages) {
4456                                 spin_unlock(ptl);
4457                                 remainder = 0;
4458                                 err = -ENOMEM;
4459                                 break;
4460                         }
4461                 }
4462 same_page:
4463                 if (pages) {
4464                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4465                         get_page(pages[i]);
4466                 }
4467
4468                 if (vmas)
4469                         vmas[i] = vma;
4470
4471                 vaddr += PAGE_SIZE;
4472                 ++pfn_offset;
4473                 --remainder;
4474                 ++i;
4475                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4476                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4477                         /*
4478                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4479                          * of this compound page.
4480                          */
4481                         goto same_page;
4482                 }
4483                 spin_unlock(ptl);
4484         }
4485         *nr_pages = remainder;
4486         /*
4487          * setting position is actually required only if remainder is
4488          * not zero but it's faster not to add a "if (remainder)"
4489          * branch.
4490          */
4491         *position = vaddr;
4492
4493         return i ? i : err;
4494 }
4495
4496 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4497 /*
4498  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4499  * implement this.
4500  */
4501 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4502 #endif
4503
4504 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4505                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4506 {
4507         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4508         unsigned long start = address;
4509         pte_t *ptep;
4510         pte_t pte;
4511         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4512         unsigned long pages = 0;
4513         bool shared_pmd = false;
4514         struct mmu_notifier_range range;
4515
4516         /*
4517          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4518          * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
4519          * range if PMD sharing is possible.
4520          */
4521         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_VMA,
4522                                 0, vma, mm, start, end);
4523         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
4524
4525         BUG_ON(address >= end);
4526         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
4527
4528         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
4529         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4530         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4531                 spinlock_t *ptl;
4532                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, huge_page_size(h));
4533                 if (!ptep)
4534                         continue;
4535                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4536                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4537                         pages++;
4538                         spin_unlock(ptl);
4539                         shared_pmd = true;
4540                         continue;
4541                 }
4542                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4543                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4544                         spin_unlock(ptl);
4545                         continue;
4546                 }
4547                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4548                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4549
4550                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4551                                 pte_t newpte;
4552
4553                                 make_migration_entry_read(&entry);
4554                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4555                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address, ptep,
4556                                                      newpte, huge_page_size(h));
4557                                 pages++;
4558                         }
4559                         spin_unlock(ptl);
4560                         continue;
4561                 }
4562                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4563                         pte_t old_pte;
4564
4565                         old_pte = huge_ptep_modify_prot_start(vma, address, ptep);
4566                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(old_pte, newprot));
4567                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4568                         huge_ptep_modify_prot_commit(vma, address, ptep, old_pte, pte);
4569                         pages++;
4570                 }
4571                 spin_unlock(ptl);
4572         }
4573         /*
4574          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4575          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4576          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4577          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4578          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4579          */
4580         if (shared_pmd)
4581                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
4582         else
4583                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4584         /*
4585          * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() we are downgrading
4586          * page table protection not changing it to point to a new page.
4587          *
4588          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
4589          */
4590         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4591         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
4592
4593         return pages << h->order;
4594 }
4595
4596 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4597                                         long from, long to,
4598                                         struct vm_area_struct *vma,
4599                                         vm_flags_t vm_flags)
4600 {
4601         long ret, chg;
4602         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4603         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4604         struct resv_map *resv_map;
4605         long gbl_reserve;
4606
4607         /* This should never happen */
4608         if (from > to) {
4609                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4610                 return -EINVAL;
4611         }
4612
4613         /*
4614          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4615          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4616          * without using reserves
4617          */
4618         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4619                 return 0;
4620
4621         /*
4622          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4623          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4624          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4625          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4626          */
4627         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4628                 /*
4629                  * resv_map can not be NULL as hugetlb_reserve_pages is only
4630                  * called for inodes for which resv_maps were created (see
4631                  * hugetlbfs_get_inode).
4632                  */
4633                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4634
4635                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4636
4637         } else {
4638                 resv_map = resv_map_alloc();
4639                 if (!resv_map)
4640                         return -ENOMEM;
4641
4642                 chg = to - from;
4643
4644                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4645                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4646         }
4647
4648         if (chg < 0) {
4649                 ret = chg;
4650                 goto out_err;
4651         }
4652
4653         /*
4654          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4655          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4656          * reservations already in place (gbl_reserve).
4657          */
4658         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4659         if (gbl_reserve < 0) {
4660                 ret = -ENOSPC;
4661                 goto out_err;
4662         }
4663
4664         /*
4665          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4666          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4667          */
4668         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4669         if (ret < 0) {
4670                 /* put back original number of pages, chg */
4671                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4672                 goto out_err;
4673         }
4674
4675         /*
4676          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4677          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4678          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4679          * the reservation was and the page cache tells how much of
4680          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4681          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4682          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4683          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4684          * else has to be done for private mappings here
4685          */
4686         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4687                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4688
4689                 if (unlikely(chg > add)) {
4690                         /*
4691                          * pages in this range were added to the reserve
4692                          * map between region_chg and region_add.  This
4693                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4694                          * the subpool and reserve counts modified above
4695                          * based on the difference.
4696                          */
4697                         long rsv_adjust;
4698
4699                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4700                                                                 chg - add);
4701                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4702                 }
4703         }
4704         return 0;
4705 out_err:
4706         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4707                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4708                 if (chg >= 0)
4709                         region_abort(resv_map, from, to);
4710         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4711                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4712         return ret;
4713 }
4714
4715 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4716                                                                 long freed)
4717 {
4718         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4719         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4720         long chg = 0;
4721         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4722         long gbl_reserve;
4723
4724         /*
4725          * Since this routine can be called in the evict inode path for all
4726          * hugetlbfs inodes, resv_map could be NULL.
4727          */
4728         if (resv_map) {
4729                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4730                 /*
4731                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4732                  * must be split and another region descriptor can not be
4733                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4734                  */
4735                 if (chg < 0)
4736                         return chg;
4737         }
4738
4739         spin_lock(&inode->i_lock);
4740         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4741         spin_unlock(&inode->i_lock);
4742
4743         /*
4744          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4745          * reservations to be released may be adjusted.
4746          */
4747         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4748         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4749
4750         return 0;
4751 }
4752
4753 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4754 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4755                                 struct vm_area_struct *vma,
4756                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4757 {
4758         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4759                                 svma->vm_start;
4760         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4761         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4762
4763         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4764         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4765         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4766
4767         /*
4768          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4769          * page table page.
4770          */
4771         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4772             vm_flags != svm_flags ||
4773             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4774                 return 0;
4775
4776         return saddr;
4777 }
4778
4779 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4780 {
4781         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4782         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4783
4784         /*
4785          * check on proper vm_flags and page table alignment
4786          */
4787         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4788                 return true;
4789         return false;
4790 }
4791
4792 /*
4793  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4794  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4795  * shared pmd mappings.
4796  */
4797 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4798                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4799 {
4800         unsigned long check_addr = *start;
4801
4802         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4803                 return;
4804
4805         for (check_addr = *start; check_addr < *end; check_addr += PUD_SIZE) {
4806                 unsigned long a_start = check_addr & PUD_MASK;
4807                 unsigned long a_end = a_start + PUD_SIZE;
4808
4809                 /*
4810                  * If sharing is possible, adjust start/end if necessary.
4811                  */
4812                 if (range_in_vma(vma, a_start, a_end)) {
4813                         if (a_start < *start)
4814                                 *start = a_start;
4815                         if (a_end > *end)
4816                                 *end = a_end;
4817                 }
4818         }
4819 }
4820
4821 /*
4822  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4823  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4824  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4825  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4826  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4827  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4828  * bad pmd for sharing.
4829  */
4830 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4831 {
4832         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4833         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4834         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4835                         vma->vm_pgoff;
4836         struct vm_area_struct *svma;
4837         unsigned long saddr;
4838         pte_t *spte = NULL;
4839         pte_t *pte;
4840         spinlock_t *ptl;
4841
4842         if (!vma_shareable(vma, addr))
4843                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4844
4845         i_mmap_lock_write(mapping);
4846         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4847                 if (svma == vma)
4848                         continue;
4849
4850                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4851                 if (saddr) {
4852                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr,
4853                                                vma_mmu_pagesize(svma));
4854                         if (spte) {
4855                                 get_page(virt_to_page(spte));
4856                                 break;
4857                         }
4858                 }
4859         }
4860
4861         if (!spte)
4862                 goto out;
4863
4864         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), mm, spte);
4865         if (pud_none(*pud)) {
4866                 pud_populate(mm, pud,
4867                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4868                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4869         } else {
4870                 put_page(virt_to_page(spte));
4871         }
4872         spin_unlock(ptl);
4873 out:
4874         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4875         i_mmap_unlock_write(mapping);
4876         return pte;
4877 }
4878
4879 /*
4880  * unmap huge page backed by shared pte.
4881  *
4882  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4883  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4884  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4885  *
4886  * called with page table lock held.
4887  *
4888  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4889  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4890  */
4891 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4892 {
4893         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4894         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, *addr);
4895         pud_t *pud = pud_offset(p4d, *addr);
4896
4897         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4898         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4899                 return 0;
4900
4901         pud_clear(pud);
4902         put_page(virt_to_page(ptep));
4903         mm_dec_nr_pmds(mm);
4904         *addr = ALIGN(*addr, HPAGE_SIZE * PTRS_PER_PTE) - HPAGE_SIZE;
4905         return 1;
4906 }
4907 #define want_pmd_share()        (1)
4908 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4909 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4910 {
4911         return NULL;
4912 }
4913
4914 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4915 {
4916         return 0;
4917 }
4918
4919 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4920                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4921 {
4922 }
4923 #define want_pmd_share()        (0)
4924 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4925
4926 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
4927 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
4928                         unsigned long addr, unsigned long sz)
4929 {
4930         pgd_t *pgd;
4931         p4d_t *p4d;
4932         pud_t *pud;
4933         pte_t *pte = NULL;
4934
4935         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4936         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
4937         if (!p4d)
4938                 return NULL;
4939         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
4940         if (pud) {
4941                 if (sz == PUD_SIZE) {
4942                         pte = (pte_t *)pud;
4943                 } else {
4944                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
4945                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
4946                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
4947                         else
4948                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4949                 }
4950         }
4951         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
4952
4953         return pte;
4954 }
4955
4956 /*
4957  * huge_pte_offset() - Walk the page table to resolve the hugepage
4958  * entry at address @addr
4959  *
4960  * Return: Pointer to page table or swap entry (PUD or PMD) for
4961  * address @addr, or NULL if a p*d_none() entry is encountered and the
4962  * size @sz doesn't match the hugepage size at this level of the page
4963  * table.
4964  */
4965 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
4966                        unsigned long addr, unsigned long sz)
4967 {
4968         pgd_t *pgd;
4969         p4d_t *p4d;
4970         pud_t *pud;
4971         pmd_t *pmd;
4972
4973         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4974         if (!pgd_present(*pgd))
4975                 return NULL;
4976         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
4977         if (!p4d_present(*p4d))
4978                 return NULL;
4979
4980         pud = pud_offset(p4d, addr);
4981         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(*pud))
4982                 return NULL;
4983         /* hugepage or swap? */
4984         if (pud_huge(*pud) || !pud_present(*pud))
4985                 return (pte_t *)pud;
4986
4987         pmd = pmd_offset(pud, addr);
4988         if (sz != PMD_SIZE && pmd_none(*pmd))
4989                 return NULL;
4990         /* hugepage or swap? */
4991         if (pmd_huge(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
4992                 return (pte_t *)pmd;
4993
4994         return NULL;
4995 }
4996
4997 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
4998
4999 /*
5000  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
5001  * behavior.
5002  */
5003 struct page * __weak
5004 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5005                               int write)
5006 {
5007         return ERR_PTR(-EINVAL);
5008 }
5009
5010 struct page * __weak
5011 follow_huge_pd(struct vm_area_struct *vma,
5012                unsigned long address, hugepd_t hpd, int flags, int pdshift)
5013 {
5014         WARN(1, "hugepd follow called with no support for hugepage directory format\n");
5015         return NULL;
5016 }
5017
5018 struct page * __weak
5019 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5020                 pmd_t *pmd, int flags)
5021 {
5022         struct page *page = NULL;
5023         spinlock_t *ptl;
5024         pte_t pte;
5025 retry:
5026         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
5027         spin_lock(ptl);
5028         /*
5029          * make sure that the address range covered by this pmd is not
5030          * unmapped from other threads.
5031          */
5032         if (!pmd_huge(*pmd))
5033                 goto out;
5034         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
5035         if (pte_present(pte)) {
5036                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5037                 if (flags & FOLL_GET)
5038                         get_page(page);
5039         } else {
5040                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
5041                         spin_unlock(ptl);
5042                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
5043                         goto retry;
5044                 }
5045                 /*
5046                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
5047                  * follow_page_mask().
5048                  */
5049         }
5050 out:
5051         spin_unlock(ptl);
5052         return page;
5053 }
5054
5055 struct page * __weak
5056 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5057                 pud_t *pud, int flags)
5058 {
5059         if (flags & FOLL_GET)
5060                 return NULL;
5061
5062         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5063 }
5064
5065 struct page * __weak
5066 follow_huge_pgd(struct mm_struct *mm, unsigned long address, pgd_t *pgd, int flags)
5067 {
5068         if (flags & FOLL_GET)
5069                 return NULL;
5070
5071         return pte_page(*(pte_t *)pgd) + ((address & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5072 }
5073
5074 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
5075 {
5076         bool ret = true;
5077
5078         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5079         spin_lock(&hugetlb_lock);
5080         if (!page_huge_active(page) || !get_page_unless_zero(page)) {
5081                 ret = false;
5082                 goto unlock;
5083         }
5084         clear_page_huge_active(page);
5085         list_move_tail(&page->lru, list);
5086 unlock:
5087         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5088         return ret;
5089 }
5090
5091 void putback_active_hugepage(struct page *page)
5092 {
5093         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5094         spin_lock(&hugetlb_lock);
5095         set_page_huge_active(page);
5096         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
5097         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5098         put_page(page);
5099 }
5100
5101 void move_hugetlb_state(struct page *oldpage, struct page *newpage, int reason)
5102 {
5103         struct hstate *h = page_hstate(oldpage);
5104
5105         hugetlb_cgroup_migrate(oldpage, newpage);
5106         set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
5107
5108         /*
5109          * transfer temporary state of the new huge page. This is
5110          * reverse to other transitions because the newpage is going to
5111          * be final while the old one will be freed so it takes over
5112          * the temporary status.
5113          *
5114          * Also note that we have to transfer the per-node surplus state
5115          * here as well otherwise the global surplus count will not match
5116          * the per-node's.
5117          */
5118         if (PageHugeTemporary(newpage)) {
5119                 int old_nid = page_to_nid(oldpage);
5120                 int new_nid = page_to_nid(newpage);
5121
5122                 SetPageHugeTemporary(oldpage);
5123                 ClearPageHugeTemporary(newpage);
5124
5125                 spin_lock(&hugetlb_lock);
5126                 if (h->surplus_huge_pages_node[old_nid]) {
5127                         h->surplus_huge_pages_node[old_nid]--;
5128                         h->surplus_huge_pages_node[new_nid]++;
5129                 }
5130                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
5131         }
5132 }