Merge branch 'linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/herbert/crypto-2.6
[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                 if (!pfn_valid(i))
1088                         return false;
1089
1090                 page = pfn_to_page(i);
1091
1092                 if (page_zone(page) != z)
1093                         return false;
1094
1095                 if (PageReserved(page))
1096                         return false;
1097
1098                 if (page_count(page) > 0)
1099                         return false;
1100
1101                 if (PageHuge(page))
1102                         return false;
1103         }
1104
1105         return true;
1106 }
1107
1108 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
1109                         unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1110 {
1111         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
1112         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
1113 }
1114
1115 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1116                 int nid, nodemask_t *nodemask)
1117 {
1118         unsigned int order = huge_page_order(h);
1119         unsigned long nr_pages = 1 << order;
1120         unsigned long ret, pfn, flags;
1121         struct zonelist *zonelist;
1122         struct zone *zone;
1123         struct zoneref *z;
1124
1125         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
1126         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
1127                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1128
1129                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
1130                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
1131                         if (pfn_range_valid_gigantic(zone, pfn, nr_pages)) {
1132                                 /*
1133                                  * We release the zone lock here because
1134                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
1135                                  * at some point. If there's an allocation
1136                                  * spinning on this lock, it may win the race
1137                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
1138                                  */
1139                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1140                                 ret = __alloc_gigantic_page(pfn, nr_pages, gfp_mask);
1141                                 if (!ret)
1142                                         return pfn_to_page(pfn);
1143                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1144                         }
1145                         pfn += nr_pages;
1146                 }
1147
1148                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1149         }
1150
1151         return NULL;
1152 }
1153
1154 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid);
1155 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order);
1156 #else /* !CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1157 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1158                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1159 {
1160         return NULL;
1161 }
1162 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
1163
1164 #else /* !CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE */
1165 static struct page *alloc_gigantic_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1166                                         int nid, nodemask_t *nodemask)
1167 {
1168         return NULL;
1169 }
1170 static inline void free_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order) { }
1171 static inline void destroy_compound_gigantic_page(struct page *page,
1172                                                 unsigned int order) { }
1173 #endif
1174
1175 static void update_and_free_page(struct hstate *h, struct page *page)
1176 {
1177         int i;
1178
1179         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
1180                 return;
1181
1182         h->nr_huge_pages--;
1183         h->nr_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
1184         for (i = 0; i < pages_per_huge_page(h); i++) {
1185                 page[i].flags &= ~(1 << PG_locked | 1 << PG_error |
1186                                 1 << PG_referenced | 1 << PG_dirty |
1187                                 1 << PG_active | 1 << PG_private |
1188                                 1 << PG_writeback);
1189         }
1190         VM_BUG_ON_PAGE(hugetlb_cgroup_from_page(page), page);
1191         set_compound_page_dtor(page, NULL_COMPOUND_DTOR);
1192         set_page_refcounted(page);
1193         if (hstate_is_gigantic(h)) {
1194                 destroy_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1195                 free_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1196         } else {
1197                 __free_pages(page, huge_page_order(h));
1198         }
1199 }
1200
1201 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1202 {
1203         struct hstate *h;
1204
1205         for_each_hstate(h) {
1206                 if (huge_page_size(h) == size)
1207                         return h;
1208         }
1209         return NULL;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Test to determine whether the hugepage is "active/in-use" (i.e. being linked
1214  * to hstate->hugepage_activelist.)
1215  *
1216  * This function can be called for tail pages, but never returns true for them.
1217  */
1218 bool page_huge_active(struct page *page)
1219 {
1220         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page), page);
1221         return PageHead(page) && PagePrivate(&page[1]);
1222 }
1223
1224 /* never called for tail page */
1225 static void set_page_huge_active(struct page *page)
1226 {
1227         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1228         SetPagePrivate(&page[1]);
1229 }
1230
1231 static void clear_page_huge_active(struct page *page)
1232 {
1233         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHeadHuge(page), page);
1234         ClearPagePrivate(&page[1]);
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Internal hugetlb specific page flag. Do not use outside of the hugetlb
1239  * code
1240  */
1241 static inline bool PageHugeTemporary(struct page *page)
1242 {
1243         if (!PageHuge(page))
1244                 return false;
1245
1246         return (unsigned long)page[2].mapping == -1U;
1247 }
1248
1249 static inline void SetPageHugeTemporary(struct page *page)
1250 {
1251         page[2].mapping = (void *)-1U;
1252 }
1253
1254 static inline void ClearPageHugeTemporary(struct page *page)
1255 {
1256         page[2].mapping = NULL;
1257 }
1258
1259 void free_huge_page(struct page *page)
1260 {
1261         /*
1262          * Can't pass hstate in here because it is called from the
1263          * compound page destructor.
1264          */
1265         struct hstate *h = page_hstate(page);
1266         int nid = page_to_nid(page);
1267         struct hugepage_subpool *spool =
1268                 (struct hugepage_subpool *)page_private(page);
1269         bool restore_reserve;
1270
1271         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1272         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page), page);
1273
1274         set_page_private(page, 0);
1275         page->mapping = NULL;
1276         restore_reserve = PagePrivate(page);
1277         ClearPagePrivate(page);
1278
1279         /*
1280          * If PagePrivate() was set on page, page allocation consumed a
1281          * reservation.  If the page was associated with a subpool, there
1282          * would have been a page reserved in the subpool before allocation
1283          * via hugepage_subpool_get_pages().  Since we are 'restoring' the
1284          * reservtion, do not call hugepage_subpool_put_pages() as this will
1285          * remove the reserved page from the subpool.
1286          */
1287         if (!restore_reserve) {
1288                 /*
1289                  * A return code of zero implies that the subpool will be
1290                  * under its minimum size if the reservation is not restored
1291                  * after page is free.  Therefore, force restore_reserve
1292                  * operation.
1293                  */
1294                 if (hugepage_subpool_put_pages(spool, 1) == 0)
1295                         restore_reserve = true;
1296         }
1297
1298         spin_lock(&hugetlb_lock);
1299         clear_page_huge_active(page);
1300         hugetlb_cgroup_uncharge_page(hstate_index(h),
1301                                      pages_per_huge_page(h), page);
1302         if (restore_reserve)
1303                 h->resv_huge_pages++;
1304
1305         if (PageHugeTemporary(page)) {
1306                 list_del(&page->lru);
1307                 ClearPageHugeTemporary(page);
1308                 update_and_free_page(h, page);
1309         } else if (h->surplus_huge_pages_node[nid]) {
1310                 /* remove the page from active list */
1311                 list_del(&page->lru);
1312                 update_and_free_page(h, page);
1313                 h->surplus_huge_pages--;
1314                 h->surplus_huge_pages_node[nid]--;
1315         } else {
1316                 arch_clear_hugepage_flags(page);
1317                 enqueue_huge_page(h, page);
1318         }
1319         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1320 }
1321
1322 static void prep_new_huge_page(struct hstate *h, struct page *page, int nid)
1323 {
1324         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1325         set_compound_page_dtor(page, HUGETLB_PAGE_DTOR);
1326         spin_lock(&hugetlb_lock);
1327         set_hugetlb_cgroup(page, NULL);
1328         h->nr_huge_pages++;
1329         h->nr_huge_pages_node[nid]++;
1330         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1331 }
1332
1333 static void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned int order)
1334 {
1335         int i;
1336         int nr_pages = 1 << order;
1337         struct page *p = page + 1;
1338
1339         /* we rely on prep_new_huge_page to set the destructor */
1340         set_compound_order(page, order);
1341         __ClearPageReserved(page);
1342         __SetPageHead(page);
1343         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
1344                 /*
1345                  * For gigantic hugepages allocated through bootmem at
1346                  * boot, it's safer to be consistent with the not-gigantic
1347                  * hugepages and clear the PG_reserved bit from all tail pages
1348                  * too.  Otherwse drivers using get_user_pages() to access tail
1349                  * pages may get the reference counting wrong if they see
1350                  * PG_reserved set on a tail page (despite the head page not
1351                  * having PG_reserved set).  Enforcing this consistency between
1352                  * head and tail pages allows drivers to optimize away a check
1353                  * on the head page when they need know if put_page() is needed
1354                  * after get_user_pages().
1355                  */
1356                 __ClearPageReserved(p);
1357                 set_page_count(p, 0);
1358                 set_compound_head(p, page);
1359         }
1360         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
1361 }
1362
1363 /*
1364  * PageHuge() only returns true for hugetlbfs pages, but not for normal or
1365  * transparent huge pages.  See the PageTransHuge() documentation for more
1366  * details.
1367  */
1368 int PageHuge(struct page *page)
1369 {
1370         if (!PageCompound(page))
1371                 return 0;
1372
1373         page = compound_head(page);
1374         return page[1].compound_dtor == HUGETLB_PAGE_DTOR;
1375 }
1376 EXPORT_SYMBOL_GPL(PageHuge);
1377
1378 /*
1379  * PageHeadHuge() only returns true for hugetlbfs head page, but not for
1380  * normal or transparent huge pages.
1381  */
1382 int PageHeadHuge(struct page *page_head)
1383 {
1384         if (!PageHead(page_head))
1385                 return 0;
1386
1387         return get_compound_page_dtor(page_head) == free_huge_page;
1388 }
1389
1390 pgoff_t __basepage_index(struct page *page)
1391 {
1392         struct page *page_head = compound_head(page);
1393         pgoff_t index = page_index(page_head);
1394         unsigned long compound_idx;
1395
1396         if (!PageHuge(page_head))
1397                 return page_index(page);
1398
1399         if (compound_order(page_head) >= MAX_ORDER)
1400                 compound_idx = page_to_pfn(page) - page_to_pfn(page_head);
1401         else
1402                 compound_idx = page - page_head;
1403
1404         return (index << compound_order(page_head)) + compound_idx;
1405 }
1406
1407 static struct page *alloc_buddy_huge_page(struct hstate *h,
1408                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1409                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1410 {
1411         int order = huge_page_order(h);
1412         struct page *page;
1413         bool alloc_try_hard = true;
1414
1415         /*
1416          * By default we always try hard to allocate the page with
1417          * __GFP_RETRY_MAYFAIL flag.  However, if we are allocating pages in
1418          * a loop (to adjust global huge page counts) and previous allocation
1419          * failed, do not continue to try hard on the same node.  Use the
1420          * node_alloc_noretry bitmap to manage this state information.
1421          */
1422         if (node_alloc_noretry && node_isset(nid, *node_alloc_noretry))
1423                 alloc_try_hard = false;
1424         gfp_mask |= __GFP_COMP|__GFP_NOWARN;
1425         if (alloc_try_hard)
1426                 gfp_mask |= __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1427         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1428                 nid = numa_mem_id();
1429         page = __alloc_pages_nodemask(gfp_mask, order, nid, nmask);
1430         if (page)
1431                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC);
1432         else
1433                 __count_vm_event(HTLB_BUDDY_PGALLOC_FAIL);
1434
1435         /*
1436          * If we did not specify __GFP_RETRY_MAYFAIL, but still got a page this
1437          * indicates an overall state change.  Clear bit so that we resume
1438          * normal 'try hard' allocations.
1439          */
1440         if (node_alloc_noretry && page && !alloc_try_hard)
1441                 node_clear(nid, *node_alloc_noretry);
1442
1443         /*
1444          * If we tried hard to get a page but failed, set bit so that
1445          * subsequent attempts will not try as hard until there is an
1446          * overall state change.
1447          */
1448         if (node_alloc_noretry && !page && alloc_try_hard)
1449                 node_set(nid, *node_alloc_noretry);
1450
1451         return page;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Common helper to allocate a fresh hugetlb page. All specific allocators
1456  * should use this function to get new hugetlb pages
1457  */
1458 static struct page *alloc_fresh_huge_page(struct hstate *h,
1459                 gfp_t gfp_mask, int nid, nodemask_t *nmask,
1460                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1461 {
1462         struct page *page;
1463
1464         if (hstate_is_gigantic(h))
1465                 page = alloc_gigantic_page(h, gfp_mask, nid, nmask);
1466         else
1467                 page = alloc_buddy_huge_page(h, gfp_mask,
1468                                 nid, nmask, node_alloc_noretry);
1469         if (!page)
1470                 return NULL;
1471
1472         if (hstate_is_gigantic(h))
1473                 prep_compound_gigantic_page(page, huge_page_order(h));
1474         prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
1475
1476         return page;
1477 }
1478
1479 /*
1480  * Allocates a fresh page to the hugetlb allocator pool in the node interleaved
1481  * manner.
1482  */
1483 static int alloc_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1484                                 nodemask_t *node_alloc_noretry)
1485 {
1486         struct page *page;
1487         int nr_nodes, node;
1488         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h) | __GFP_THISNODE;
1489
1490         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1491                 page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, node, nodes_allowed,
1492                                                 node_alloc_noretry);
1493                 if (page)
1494                         break;
1495         }
1496
1497         if (!page)
1498                 return 0;
1499
1500         put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
1501
1502         return 1;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Free huge page from pool from next node to free.
1507  * Attempt to keep persistent huge pages more or less
1508  * balanced over allowed nodes.
1509  * Called with hugetlb_lock locked.
1510  */
1511 static int free_pool_huge_page(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
1512                                                          bool acct_surplus)
1513 {
1514         int nr_nodes, node;
1515         int ret = 0;
1516
1517         for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
1518                 /*
1519                  * If we're returning unused surplus pages, only examine
1520                  * nodes with surplus pages.
1521                  */
1522                 if ((!acct_surplus || h->surplus_huge_pages_node[node]) &&
1523                     !list_empty(&h->hugepage_freelists[node])) {
1524                         struct page *page =
1525                                 list_entry(h->hugepage_freelists[node].next,
1526                                           struct page, lru);
1527                         list_del(&page->lru);
1528                         h->free_huge_pages--;
1529                         h->free_huge_pages_node[node]--;
1530                         if (acct_surplus) {
1531                                 h->surplus_huge_pages--;
1532                                 h->surplus_huge_pages_node[node]--;
1533                         }
1534                         update_and_free_page(h, page);
1535                         ret = 1;
1536                         break;
1537                 }
1538         }
1539
1540         return ret;
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Dissolve a given free hugepage into free buddy pages. This function does
1545  * nothing for in-use hugepages and non-hugepages.
1546  * This function returns values like below:
1547  *
1548  *  -EBUSY: failed to dissolved free hugepages or the hugepage is in-use
1549  *          (allocated or reserved.)
1550  *       0: successfully dissolved free hugepages or the page is not a
1551  *          hugepage (considered as already dissolved)
1552  */
1553 int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1554 {
1555         int rc = -EBUSY;
1556
1557         /* Not to disrupt normal path by vainly holding hugetlb_lock */
1558         if (!PageHuge(page))
1559                 return 0;
1560
1561         spin_lock(&hugetlb_lock);
1562         if (!PageHuge(page)) {
1563                 rc = 0;
1564                 goto out;
1565         }
1566
1567         if (!page_count(page)) {
1568                 struct page *head = compound_head(page);
1569                 struct hstate *h = page_hstate(head);
1570                 int nid = page_to_nid(head);
1571                 if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages == 0)
1572                         goto out;
1573                 /*
1574                  * Move PageHWPoison flag from head page to the raw error page,
1575                  * which makes any subpages rather than the error page reusable.
1576                  */
1577                 if (PageHWPoison(head) && page != head) {
1578                         SetPageHWPoison(page);
1579                         ClearPageHWPoison(head);
1580                 }
1581                 list_del(&head->lru);
1582                 h->free_huge_pages--;
1583                 h->free_huge_pages_node[nid]--;
1584                 h->max_huge_pages--;
1585                 update_and_free_page(h, head);
1586                 rc = 0;
1587         }
1588 out:
1589         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1590         return rc;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Dissolve free hugepages in a given pfn range. Used by memory hotplug to
1595  * make specified memory blocks removable from the system.
1596  * Note that this will dissolve a free gigantic hugepage completely, if any
1597  * part of it lies within the given range.
1598  * Also note that if dissolve_free_huge_page() returns with an error, all
1599  * free hugepages that were dissolved before that error are lost.
1600  */
1601 int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1602 {
1603         unsigned long pfn;
1604         struct page *page;
1605         int rc = 0;
1606
1607         if (!hugepages_supported())
1608                 return rc;
1609
1610         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += 1 << minimum_order) {
1611                 page = pfn_to_page(pfn);
1612                 rc = dissolve_free_huge_page(page);
1613                 if (rc)
1614                         break;
1615         }
1616
1617         return rc;
1618 }
1619
1620 /*
1621  * Allocates a fresh surplus page from the page allocator.
1622  */
1623 static struct page *alloc_surplus_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1624                 int nid, nodemask_t *nmask)
1625 {
1626         struct page *page = NULL;
1627
1628         if (hstate_is_gigantic(h))
1629                 return NULL;
1630
1631         spin_lock(&hugetlb_lock);
1632         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages)
1633                 goto out_unlock;
1634         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1635
1636         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1637         if (!page)
1638                 return NULL;
1639
1640         spin_lock(&hugetlb_lock);
1641         /*
1642          * We could have raced with the pool size change.
1643          * Double check that and simply deallocate the new page
1644          * if we would end up overcommiting the surpluses. Abuse
1645          * temporary page to workaround the nasty free_huge_page
1646          * codeflow
1647          */
1648         if (h->surplus_huge_pages >= h->nr_overcommit_huge_pages) {
1649                 SetPageHugeTemporary(page);
1650                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
1651                 put_page(page);
1652                 return NULL;
1653         } else {
1654                 h->surplus_huge_pages++;
1655                 h->surplus_huge_pages_node[page_to_nid(page)]++;
1656         }
1657
1658 out_unlock:
1659         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1660
1661         return page;
1662 }
1663
1664 struct page *alloc_migrate_huge_page(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask,
1665                                      int nid, nodemask_t *nmask)
1666 {
1667         struct page *page;
1668
1669         if (hstate_is_gigantic(h))
1670                 return NULL;
1671
1672         page = alloc_fresh_huge_page(h, gfp_mask, nid, nmask, NULL);
1673         if (!page)
1674                 return NULL;
1675
1676         /*
1677          * We do not account these pages as surplus because they are only
1678          * temporary and will be released properly on the last reference
1679          */
1680         SetPageHugeTemporary(page);
1681
1682         return page;
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Use the VMA's mpolicy to allocate a huge page from the buddy.
1687  */
1688 static
1689 struct page *alloc_buddy_huge_page_with_mpol(struct hstate *h,
1690                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1691 {
1692         struct page *page;
1693         struct mempolicy *mpol;
1694         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1695         int nid;
1696         nodemask_t *nodemask;
1697
1698         nid = huge_node(vma, addr, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1699         page = alloc_surplus_huge_page(h, gfp_mask, nid, nodemask);
1700         mpol_cond_put(mpol);
1701
1702         return page;
1703 }
1704
1705 /* page migration callback function */
1706 struct page *alloc_huge_page_node(struct hstate *h, int nid)
1707 {
1708         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1709         struct page *page = NULL;
1710
1711         if (nid != NUMA_NO_NODE)
1712                 gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
1713
1714         spin_lock(&hugetlb_lock);
1715         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0)
1716                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, nid, NULL);
1717         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1718
1719         if (!page)
1720                 page = alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, nid, NULL);
1721
1722         return page;
1723 }
1724
1725 /* page migration callback function */
1726 struct page *alloc_huge_page_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1727                 nodemask_t *nmask)
1728 {
1729         gfp_t gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1730
1731         spin_lock(&hugetlb_lock);
1732         if (h->free_huge_pages - h->resv_huge_pages > 0) {
1733                 struct page *page;
1734
1735                 page = dequeue_huge_page_nodemask(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1736                 if (page) {
1737                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1738                         return page;
1739                 }
1740         }
1741         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1742
1743         return alloc_migrate_huge_page(h, gfp_mask, preferred_nid, nmask);
1744 }
1745
1746 /* mempolicy aware migration callback */
1747 struct page *alloc_huge_page_vma(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
1748                 unsigned long address)
1749 {
1750         struct mempolicy *mpol;
1751         nodemask_t *nodemask;
1752         struct page *page;
1753         gfp_t gfp_mask;
1754         int node;
1755
1756         gfp_mask = htlb_alloc_mask(h);
1757         node = huge_node(vma, address, gfp_mask, &mpol, &nodemask);
1758         page = alloc_huge_page_nodemask(h, node, nodemask);
1759         mpol_cond_put(mpol);
1760
1761         return page;
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Increase the hugetlb pool such that it can accommodate a reservation
1766  * of size 'delta'.
1767  */
1768 static int gather_surplus_pages(struct hstate *h, int delta)
1769 {
1770         struct list_head surplus_list;
1771         struct page *page, *tmp;
1772         int ret, i;
1773         int needed, allocated;
1774         bool alloc_ok = true;
1775
1776         needed = (h->resv_huge_pages + delta) - h->free_huge_pages;
1777         if (needed <= 0) {
1778                 h->resv_huge_pages += delta;
1779                 return 0;
1780         }
1781
1782         allocated = 0;
1783         INIT_LIST_HEAD(&surplus_list);
1784
1785         ret = -ENOMEM;
1786 retry:
1787         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1788         for (i = 0; i < needed; i++) {
1789                 page = alloc_surplus_huge_page(h, htlb_alloc_mask(h),
1790                                 NUMA_NO_NODE, NULL);
1791                 if (!page) {
1792                         alloc_ok = false;
1793                         break;
1794                 }
1795                 list_add(&page->lru, &surplus_list);
1796                 cond_resched();
1797         }
1798         allocated += i;
1799
1800         /*
1801          * After retaking hugetlb_lock, we need to recalculate 'needed'
1802          * because either resv_huge_pages or free_huge_pages may have changed.
1803          */
1804         spin_lock(&hugetlb_lock);
1805         needed = (h->resv_huge_pages + delta) -
1806                         (h->free_huge_pages + allocated);
1807         if (needed > 0) {
1808                 if (alloc_ok)
1809                         goto retry;
1810                 /*
1811                  * We were not able to allocate enough pages to
1812                  * satisfy the entire reservation so we free what
1813                  * we've allocated so far.
1814                  */
1815                 goto free;
1816         }
1817         /*
1818          * The surplus_list now contains _at_least_ the number of extra pages
1819          * needed to accommodate the reservation.  Add the appropriate number
1820          * of pages to the hugetlb pool and free the extras back to the buddy
1821          * allocator.  Commit the entire reservation here to prevent another
1822          * process from stealing the pages as they are added to the pool but
1823          * before they are reserved.
1824          */
1825         needed += allocated;
1826         h->resv_huge_pages += delta;
1827         ret = 0;
1828
1829         /* Free the needed pages to the hugetlb pool */
1830         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru) {
1831                 if ((--needed) < 0)
1832                         break;
1833                 /*
1834                  * This page is now managed by the hugetlb allocator and has
1835                  * no users -- drop the buddy allocator's reference.
1836                  */
1837                 put_page_testzero(page);
1838                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
1839                 enqueue_huge_page(h, page);
1840         }
1841 free:
1842         spin_unlock(&hugetlb_lock);
1843
1844         /* Free unnecessary surplus pages to the buddy allocator */
1845         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &surplus_list, lru)
1846                 put_page(page);
1847         spin_lock(&hugetlb_lock);
1848
1849         return ret;
1850 }
1851
1852 /*
1853  * This routine has two main purposes:
1854  * 1) Decrement the reservation count (resv_huge_pages) by the value passed
1855  *    in unused_resv_pages.  This corresponds to the prior adjustments made
1856  *    to the associated reservation map.
1857  * 2) Free any unused surplus pages that may have been allocated to satisfy
1858  *    the reservation.  As many as unused_resv_pages may be freed.
1859  *
1860  * Called with hugetlb_lock held.  However, the lock could be dropped (and
1861  * reacquired) during calls to cond_resched_lock.  Whenever dropping the lock,
1862  * we must make sure nobody else can claim pages we are in the process of
1863  * freeing.  Do this by ensuring resv_huge_page always is greater than the
1864  * number of huge pages we plan to free when dropping the lock.
1865  */
1866 static void return_unused_surplus_pages(struct hstate *h,
1867                                         unsigned long unused_resv_pages)
1868 {
1869         unsigned long nr_pages;
1870
1871         /* Cannot return gigantic pages currently */
1872         if (hstate_is_gigantic(h))
1873                 goto out;
1874
1875         /*
1876          * Part (or even all) of the reservation could have been backed
1877          * by pre-allocated pages. Only free surplus pages.
1878          */
1879         nr_pages = min(unused_resv_pages, h->surplus_huge_pages);
1880
1881         /*
1882          * We want to release as many surplus pages as possible, spread
1883          * evenly across all nodes with memory. Iterate across these nodes
1884          * until we can no longer free unreserved surplus pages. This occurs
1885          * when the nodes with surplus pages have no free pages.
1886          * free_pool_huge_page() will balance the the freed pages across the
1887          * on-line nodes with memory and will handle the hstate accounting.
1888          *
1889          * Note that we decrement resv_huge_pages as we free the pages.  If
1890          * we drop the lock, resv_huge_pages will still be sufficiently large
1891          * to cover subsequent pages we may free.
1892          */
1893         while (nr_pages--) {
1894                 h->resv_huge_pages--;
1895                 unused_resv_pages--;
1896                 if (!free_pool_huge_page(h, &node_states[N_MEMORY], 1))
1897                         goto out;
1898                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
1899         }
1900
1901 out:
1902         /* Fully uncommit the reservation */
1903         h->resv_huge_pages -= unused_resv_pages;
1904 }
1905
1906
1907 /*
1908  * vma_needs_reservation, vma_commit_reservation and vma_end_reservation
1909  * are used by the huge page allocation routines to manage reservations.
1910  *
1911  * vma_needs_reservation is called to determine if the huge page at addr
1912  * within the vma has an associated reservation.  If a reservation is
1913  * needed, the value 1 is returned.  The caller is then responsible for
1914  * managing the global reservation and subpool usage counts.  After
1915  * the huge page has been allocated, vma_commit_reservation is called
1916  * to add the page to the reservation map.  If the page allocation fails,
1917  * the reservation must be ended instead of committed.  vma_end_reservation
1918  * is called in such cases.
1919  *
1920  * In the normal case, vma_commit_reservation returns the same value
1921  * as the preceding vma_needs_reservation call.  The only time this
1922  * is not the case is if a reserve map was changed between calls.  It
1923  * is the responsibility of the caller to notice the difference and
1924  * take appropriate action.
1925  *
1926  * vma_add_reservation is used in error paths where a reservation must
1927  * be restored when a newly allocated huge page must be freed.  It is
1928  * to be called after calling vma_needs_reservation to determine if a
1929  * reservation exists.
1930  */
1931 enum vma_resv_mode {
1932         VMA_NEEDS_RESV,
1933         VMA_COMMIT_RESV,
1934         VMA_END_RESV,
1935         VMA_ADD_RESV,
1936 };
1937 static long __vma_reservation_common(struct hstate *h,
1938                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1939                                 enum vma_resv_mode mode)
1940 {
1941         struct resv_map *resv;
1942         pgoff_t idx;
1943         long ret;
1944
1945         resv = vma_resv_map(vma);
1946         if (!resv)
1947                 return 1;
1948
1949         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, addr);
1950         switch (mode) {
1951         case VMA_NEEDS_RESV:
1952                 ret = region_chg(resv, idx, idx + 1);
1953                 break;
1954         case VMA_COMMIT_RESV:
1955                 ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1956                 break;
1957         case VMA_END_RESV:
1958                 region_abort(resv, idx, idx + 1);
1959                 ret = 0;
1960                 break;
1961         case VMA_ADD_RESV:
1962                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1963                         ret = region_add(resv, idx, idx + 1);
1964                 else {
1965                         region_abort(resv, idx, idx + 1);
1966                         ret = region_del(resv, idx, idx + 1);
1967                 }
1968                 break;
1969         default:
1970                 BUG();
1971         }
1972
1973         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
1974                 return ret;
1975         else if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) && ret >= 0) {
1976                 /*
1977                  * In most cases, reserves always exist for private mappings.
1978                  * However, a file associated with mapping could have been
1979                  * hole punched or truncated after reserves were consumed.
1980                  * As subsequent fault on such a range will not use reserves.
1981                  * Subtle - The reserve map for private mappings has the
1982                  * opposite meaning than that of shared mappings.  If NO
1983                  * entry is in the reserve map, it means a reservation exists.
1984                  * If an entry exists in the reserve map, it means the
1985                  * reservation has already been consumed.  As a result, the
1986                  * return value of this routine is the opposite of the
1987                  * value returned from reserve map manipulation routines above.
1988                  */
1989                 if (ret)
1990                         return 0;
1991                 else
1992                         return 1;
1993         }
1994         else
1995                 return ret < 0 ? ret : 0;
1996 }
1997
1998 static long vma_needs_reservation(struct hstate *h,
1999                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2000 {
2001         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_NEEDS_RESV);
2002 }
2003
2004 static long vma_commit_reservation(struct hstate *h,
2005                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2006 {
2007         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_COMMIT_RESV);
2008 }
2009
2010 static void vma_end_reservation(struct hstate *h,
2011                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2012 {
2013         (void)__vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_END_RESV);
2014 }
2015
2016 static long vma_add_reservation(struct hstate *h,
2017                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2018 {
2019         return __vma_reservation_common(h, vma, addr, VMA_ADD_RESV);
2020 }
2021
2022 /*
2023  * This routine is called to restore a reservation on error paths.  In the
2024  * specific error paths, a huge page was allocated (via alloc_huge_page)
2025  * and is about to be freed.  If a reservation for the page existed,
2026  * alloc_huge_page would have consumed the reservation and set PagePrivate
2027  * in the newly allocated page.  When the page is freed via free_huge_page,
2028  * the global reservation count will be incremented if PagePrivate is set.
2029  * However, free_huge_page can not adjust the reserve map.  Adjust the
2030  * reserve map here to be consistent with global reserve count adjustments
2031  * to be made by free_huge_page.
2032  */
2033 static void restore_reserve_on_error(struct hstate *h,
2034                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2035                         struct page *page)
2036 {
2037         if (unlikely(PagePrivate(page))) {
2038                 long rc = vma_needs_reservation(h, vma, address);
2039
2040                 if (unlikely(rc < 0)) {
2041                         /*
2042                          * Rare out of memory condition in reserve map
2043                          * manipulation.  Clear PagePrivate so that
2044                          * global reserve count will not be incremented
2045                          * by free_huge_page.  This will make it appear
2046                          * as though the reservation for this page was
2047                          * consumed.  This may prevent the task from
2048                          * faulting in the page at a later time.  This
2049                          * is better than inconsistent global huge page
2050                          * accounting of reserve counts.
2051                          */
2052                         ClearPagePrivate(page);
2053                 } else if (rc) {
2054                         rc = vma_add_reservation(h, vma, address);
2055                         if (unlikely(rc < 0))
2056                                 /*
2057                                  * See above comment about rare out of
2058                                  * memory condition.
2059                                  */
2060                                 ClearPagePrivate(page);
2061                 } else
2062                         vma_end_reservation(h, vma, address);
2063         }
2064 }
2065
2066 struct page *alloc_huge_page(struct vm_area_struct *vma,
2067                                     unsigned long addr, int avoid_reserve)
2068 {
2069         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
2070         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2071         struct page *page;
2072         long map_chg, map_commit;
2073         long gbl_chg;
2074         int ret, idx;
2075         struct hugetlb_cgroup *h_cg;
2076
2077         idx = hstate_index(h);
2078         /*
2079          * Examine the region/reserve map to determine if the process
2080          * has a reservation for the page to be allocated.  A return
2081          * code of zero indicates a reservation exists (no change).
2082          */
2083         map_chg = gbl_chg = vma_needs_reservation(h, vma, addr);
2084         if (map_chg < 0)
2085                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2086
2087         /*
2088          * Processes that did not create the mapping will have no
2089          * reserves as indicated by the region/reserve map. Check
2090          * that the allocation will not exceed the subpool limit.
2091          * Allocations for MAP_NORESERVE mappings also need to be
2092          * checked against any subpool limit.
2093          */
2094         if (map_chg || avoid_reserve) {
2095                 gbl_chg = hugepage_subpool_get_pages(spool, 1);
2096                 if (gbl_chg < 0) {
2097                         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2098                         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2099                 }
2100
2101                 /*
2102                  * Even though there was no reservation in the region/reserve
2103                  * map, there could be reservations associated with the
2104                  * subpool that can be used.  This would be indicated if the
2105                  * return value of hugepage_subpool_get_pages() is zero.
2106                  * However, if avoid_reserve is specified we still avoid even
2107                  * the subpool reservations.
2108                  */
2109                 if (avoid_reserve)
2110                         gbl_chg = 1;
2111         }
2112
2113         ret = hugetlb_cgroup_charge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), &h_cg);
2114         if (ret)
2115                 goto out_subpool_put;
2116
2117         spin_lock(&hugetlb_lock);
2118         /*
2119          * glb_chg is passed to indicate whether or not a page must be taken
2120          * from the global free pool (global change).  gbl_chg == 0 indicates
2121          * a reservation exists for the allocation.
2122          */
2123         page = dequeue_huge_page_vma(h, vma, addr, avoid_reserve, gbl_chg);
2124         if (!page) {
2125                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2126                 page = alloc_buddy_huge_page_with_mpol(h, vma, addr);
2127                 if (!page)
2128                         goto out_uncharge_cgroup;
2129                 if (!avoid_reserve && vma_has_reserves(vma, gbl_chg)) {
2130                         SetPagePrivate(page);
2131                         h->resv_huge_pages--;
2132                 }
2133                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2134                 list_move(&page->lru, &h->hugepage_activelist);
2135                 /* Fall through */
2136         }
2137         hugetlb_cgroup_commit_charge(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg, page);
2138         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2139
2140         set_page_private(page, (unsigned long)spool);
2141
2142         map_commit = vma_commit_reservation(h, vma, addr);
2143         if (unlikely(map_chg > map_commit)) {
2144                 /*
2145                  * The page was added to the reservation map between
2146                  * vma_needs_reservation and vma_commit_reservation.
2147                  * This indicates a race with hugetlb_reserve_pages.
2148                  * Adjust for the subpool count incremented above AND
2149                  * in hugetlb_reserve_pages for the same page.  Also,
2150                  * the reservation count added in hugetlb_reserve_pages
2151                  * no longer applies.
2152                  */
2153                 long rsv_adjust;
2154
2155                 rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2156                 hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
2157         }
2158         return page;
2159
2160 out_uncharge_cgroup:
2161         hugetlb_cgroup_uncharge_cgroup(idx, pages_per_huge_page(h), h_cg);
2162 out_subpool_put:
2163         if (map_chg || avoid_reserve)
2164                 hugepage_subpool_put_pages(spool, 1);
2165         vma_end_reservation(h, vma, addr);
2166         return ERR_PTR(-ENOSPC);
2167 }
2168
2169 int alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2170         __attribute__ ((weak, alias("__alloc_bootmem_huge_page")));
2171 int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
2172 {
2173         struct huge_bootmem_page *m;
2174         int nr_nodes, node;
2175
2176         for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, &node_states[N_MEMORY]) {
2177                 void *addr;
2178
2179                 addr = memblock_alloc_try_nid_raw(
2180                                 huge_page_size(h), huge_page_size(h),
2181                                 0, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE, node);
2182                 if (addr) {
2183                         /*
2184                          * Use the beginning of the huge page to store the
2185                          * huge_bootmem_page struct (until gather_bootmem
2186                          * puts them into the mem_map).
2187                          */
2188                         m = addr;
2189                         goto found;
2190                 }
2191         }
2192         return 0;
2193
2194 found:
2195         BUG_ON(!IS_ALIGNED(virt_to_phys(m), huge_page_size(h)));
2196         /* Put them into a private list first because mem_map is not up yet */
2197         INIT_LIST_HEAD(&m->list);
2198         list_add(&m->list, &huge_boot_pages);
2199         m->hstate = h;
2200         return 1;
2201 }
2202
2203 static void __init prep_compound_huge_page(struct page *page,
2204                 unsigned int order)
2205 {
2206         if (unlikely(order > (MAX_ORDER - 1)))
2207                 prep_compound_gigantic_page(page, order);
2208         else
2209                 prep_compound_page(page, order);
2210 }
2211
2212 /* Put bootmem huge pages into the standard lists after mem_map is up */
2213 static void __init gather_bootmem_prealloc(void)
2214 {
2215         struct huge_bootmem_page *m;
2216
2217         list_for_each_entry(m, &huge_boot_pages, list) {
2218                 struct page *page = virt_to_page(m);
2219                 struct hstate *h = m->hstate;
2220
2221                 WARN_ON(page_count(page) != 1);
2222                 prep_compound_huge_page(page, h->order);
2223                 WARN_ON(PageReserved(page));
2224                 prep_new_huge_page(h, page, page_to_nid(page));
2225                 put_page(page); /* free it into the hugepage allocator */
2226
2227                 /*
2228                  * If we had gigantic hugepages allocated at boot time, we need
2229                  * to restore the 'stolen' pages to totalram_pages in order to
2230                  * fix confusing memory reports from free(1) and another
2231                  * side-effects, like CommitLimit going negative.
2232                  */
2233                 if (hstate_is_gigantic(h))
2234                         adjust_managed_page_count(page, 1 << h->order);
2235                 cond_resched();
2236         }
2237 }
2238
2239 static void __init hugetlb_hstate_alloc_pages(struct hstate *h)
2240 {
2241         unsigned long i;
2242         nodemask_t *node_alloc_noretry;
2243
2244         if (!hstate_is_gigantic(h)) {
2245                 /*
2246                  * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2247                  * Ignore errors as lower level routines can deal with
2248                  * node_alloc_noretry == NULL.  If this kmalloc fails at boot
2249                  * time, we are likely in bigger trouble.
2250                  */
2251                 node_alloc_noretry = kmalloc(sizeof(*node_alloc_noretry),
2252                                                 GFP_KERNEL);
2253         } else {
2254                 /* allocations done at boot time */
2255                 node_alloc_noretry = NULL;
2256         }
2257
2258         /* bit mask controlling how hard we retry per-node allocations */
2259         if (node_alloc_noretry)
2260                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2261
2262         for (i = 0; i < h->max_huge_pages; ++i) {
2263                 if (hstate_is_gigantic(h)) {
2264                         if (!alloc_bootmem_huge_page(h))
2265                                 break;
2266                 } else if (!alloc_pool_huge_page(h,
2267                                          &node_states[N_MEMORY],
2268                                          node_alloc_noretry))
2269                         break;
2270                 cond_resched();
2271         }
2272         if (i < h->max_huge_pages) {
2273                 char buf[32];
2274
2275                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2276                 pr_warn("HugeTLB: allocating %lu of page size %s failed.  Only allocated %lu hugepages.\n",
2277                         h->max_huge_pages, buf, i);
2278                 h->max_huge_pages = i;
2279         }
2280
2281         kfree(node_alloc_noretry);
2282 }
2283
2284 static void __init hugetlb_init_hstates(void)
2285 {
2286         struct hstate *h;
2287
2288         for_each_hstate(h) {
2289                 if (minimum_order > huge_page_order(h))
2290                         minimum_order = huge_page_order(h);
2291
2292                 /* oversize hugepages were init'ed in early boot */
2293                 if (!hstate_is_gigantic(h))
2294                         hugetlb_hstate_alloc_pages(h);
2295         }
2296         VM_BUG_ON(minimum_order == UINT_MAX);
2297 }
2298
2299 static void __init report_hugepages(void)
2300 {
2301         struct hstate *h;
2302
2303         for_each_hstate(h) {
2304                 char buf[32];
2305
2306                 string_get_size(huge_page_size(h), 1, STRING_UNITS_2, buf, 32);
2307                 pr_info("HugeTLB registered %s page size, pre-allocated %ld pages\n",
2308                         buf, h->free_huge_pages);
2309         }
2310 }
2311
2312 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2313 static void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2314                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2315 {
2316         int i;
2317
2318         if (hstate_is_gigantic(h))
2319                 return;
2320
2321         for_each_node_mask(i, *nodes_allowed) {
2322                 struct page *page, *next;
2323                 struct list_head *freel = &h->hugepage_freelists[i];
2324                 list_for_each_entry_safe(page, next, freel, lru) {
2325                         if (count >= h->nr_huge_pages)
2326                                 return;
2327                         if (PageHighMem(page))
2328                                 continue;
2329                         list_del(&page->lru);
2330                         update_and_free_page(h, page);
2331                         h->free_huge_pages--;
2332                         h->free_huge_pages_node[page_to_nid(page)]--;
2333                 }
2334         }
2335 }
2336 #else
2337 static inline void try_to_free_low(struct hstate *h, unsigned long count,
2338                                                 nodemask_t *nodes_allowed)
2339 {
2340 }
2341 #endif
2342
2343 /*
2344  * Increment or decrement surplus_huge_pages.  Keep node-specific counters
2345  * balanced by operating on them in a round-robin fashion.
2346  * Returns 1 if an adjustment was made.
2347  */
2348 static int adjust_pool_surplus(struct hstate *h, nodemask_t *nodes_allowed,
2349                                 int delta)
2350 {
2351         int nr_nodes, node;
2352
2353         VM_BUG_ON(delta != -1 && delta != 1);
2354
2355         if (delta < 0) {
2356                 for_each_node_mask_to_alloc(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2357                         if (h->surplus_huge_pages_node[node])
2358                                 goto found;
2359                 }
2360         } else {
2361                 for_each_node_mask_to_free(h, nr_nodes, node, nodes_allowed) {
2362                         if (h->surplus_huge_pages_node[node] <
2363                                         h->nr_huge_pages_node[node])
2364                                 goto found;
2365                 }
2366         }
2367         return 0;
2368
2369 found:
2370         h->surplus_huge_pages += delta;
2371         h->surplus_huge_pages_node[node] += delta;
2372         return 1;
2373 }
2374
2375 #define persistent_huge_pages(h) (h->nr_huge_pages - h->surplus_huge_pages)
2376 static int set_max_huge_pages(struct hstate *h, unsigned long count, int nid,
2377                               nodemask_t *nodes_allowed)
2378 {
2379         unsigned long min_count, ret;
2380         NODEMASK_ALLOC(nodemask_t, node_alloc_noretry, GFP_KERNEL);
2381
2382         /*
2383          * Bit mask controlling how hard we retry per-node allocations.
2384          * If we can not allocate the bit mask, do not attempt to allocate
2385          * the requested huge pages.
2386          */
2387         if (node_alloc_noretry)
2388                 nodes_clear(*node_alloc_noretry);
2389         else
2390                 return -ENOMEM;
2391
2392         spin_lock(&hugetlb_lock);
2393
2394         /*
2395          * Check for a node specific request.
2396          * Changing node specific huge page count may require a corresponding
2397          * change to the global count.  In any case, the passed node mask
2398          * (nodes_allowed) will restrict alloc/free to the specified node.
2399          */
2400         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
2401                 unsigned long old_count = count;
2402
2403                 count += h->nr_huge_pages - h->nr_huge_pages_node[nid];
2404                 /*
2405                  * User may have specified a large count value which caused the
2406                  * above calculation to overflow.  In this case, they wanted
2407                  * to allocate as many huge pages as possible.  Set count to
2408                  * largest possible value to align with their intention.
2409                  */
2410                 if (count < old_count)
2411                         count = ULONG_MAX;
2412         }
2413
2414         /*
2415          * Gigantic pages runtime allocation depend on the capability for large
2416          * page range allocation.
2417          * If the system does not provide this feature, return an error when
2418          * the user tries to allocate gigantic pages but let the user free the
2419          * boottime allocated gigantic pages.
2420          */
2421         if (hstate_is_gigantic(h) && !IS_ENABLED(CONFIG_CONTIG_ALLOC)) {
2422                 if (count > persistent_huge_pages(h)) {
2423                         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2424                         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2425                         return -EINVAL;
2426                 }
2427                 /* Fall through to decrease pool */
2428         }
2429
2430         /*
2431          * Increase the pool size
2432          * First take pages out of surplus state.  Then make up the
2433          * remaining difference by allocating fresh huge pages.
2434          *
2435          * We might race with alloc_surplus_huge_page() here and be unable
2436          * to convert a surplus huge page to a normal huge page. That is
2437          * not critical, though, it just means the overall size of the
2438          * pool might be one hugepage larger than it needs to be, but
2439          * within all the constraints specified by the sysctls.
2440          */
2441         while (h->surplus_huge_pages && count > persistent_huge_pages(h)) {
2442                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, -1))
2443                         break;
2444         }
2445
2446         while (count > persistent_huge_pages(h)) {
2447                 /*
2448                  * If this allocation races such that we no longer need the
2449                  * page, free_huge_page will handle it by freeing the page
2450                  * and reducing the surplus.
2451                  */
2452                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
2453
2454                 /* yield cpu to avoid soft lockup */
2455                 cond_resched();
2456
2457                 ret = alloc_pool_huge_page(h, nodes_allowed,
2458                                                 node_alloc_noretry);
2459                 spin_lock(&hugetlb_lock);
2460                 if (!ret)
2461                         goto out;
2462
2463                 /* Bail for signals. Probably ctrl-c from user */
2464                 if (signal_pending(current))
2465                         goto out;
2466         }
2467
2468         /*
2469          * Decrease the pool size
2470          * First return free pages to the buddy allocator (being careful
2471          * to keep enough around to satisfy reservations).  Then place
2472          * pages into surplus state as needed so the pool will shrink
2473          * to the desired size as pages become free.
2474          *
2475          * By placing pages into the surplus state independent of the
2476          * overcommit value, we are allowing the surplus pool size to
2477          * exceed overcommit. There are few sane options here. Since
2478          * alloc_surplus_huge_page() is checking the global counter,
2479          * though, we'll note that we're not allowed to exceed surplus
2480          * and won't grow the pool anywhere else. Not until one of the
2481          * sysctls are changed, or the surplus pages go out of use.
2482          */
2483         min_count = h->resv_huge_pages + h->nr_huge_pages - h->free_huge_pages;
2484         min_count = max(count, min_count);
2485         try_to_free_low(h, min_count, nodes_allowed);
2486         while (min_count < persistent_huge_pages(h)) {
2487                 if (!free_pool_huge_page(h, nodes_allowed, 0))
2488                         break;
2489                 cond_resched_lock(&hugetlb_lock);
2490         }
2491         while (count < persistent_huge_pages(h)) {
2492                 if (!adjust_pool_surplus(h, nodes_allowed, 1))
2493                         break;
2494         }
2495 out:
2496         h->max_huge_pages = persistent_huge_pages(h);
2497         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2498
2499         NODEMASK_FREE(node_alloc_noretry);
2500
2501         return 0;
2502 }
2503
2504 #define HSTATE_ATTR_RO(_name) \
2505         static struct kobj_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
2506
2507 #define HSTATE_ATTR(_name) \
2508         static struct kobj_attribute _name##_attr = \
2509                 __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
2510
2511 static struct kobject *hugepages_kobj;
2512 static struct kobject *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2513
2514 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp);
2515
2516 static struct hstate *kobj_to_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2517 {
2518         int i;
2519
2520         for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2521                 if (hstate_kobjs[i] == kobj) {
2522                         if (nidp)
2523                                 *nidp = NUMA_NO_NODE;
2524                         return &hstates[i];
2525                 }
2526
2527         return kobj_to_node_hstate(kobj, nidp);
2528 }
2529
2530 static ssize_t nr_hugepages_show_common(struct kobject *kobj,
2531                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2532 {
2533         struct hstate *h;
2534         unsigned long nr_huge_pages;
2535         int nid;
2536
2537         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2538         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2539                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages;
2540         else
2541                 nr_huge_pages = h->nr_huge_pages_node[nid];
2542
2543         return sprintf(buf, "%lu\n", nr_huge_pages);
2544 }
2545
2546 static ssize_t __nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2547                                            struct hstate *h, int nid,
2548                                            unsigned long count, size_t len)
2549 {
2550         int err;
2551         nodemask_t nodes_allowed, *n_mask;
2552
2553         if (hstate_is_gigantic(h) && !gigantic_page_runtime_supported())
2554                 return -EINVAL;
2555
2556         if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2557                 /*
2558                  * global hstate attribute
2559                  */
2560                 if (!(obey_mempolicy &&
2561                                 init_nodemask_of_mempolicy(&nodes_allowed)))
2562                         n_mask = &node_states[N_MEMORY];
2563                 else
2564                         n_mask = &nodes_allowed;
2565         } else {
2566                 /*
2567                  * Node specific request.  count adjustment happens in
2568                  * set_max_huge_pages() after acquiring hugetlb_lock.
2569                  */
2570                 init_nodemask_of_node(&nodes_allowed, nid);
2571                 n_mask = &nodes_allowed;
2572         }
2573
2574         err = set_max_huge_pages(h, count, nid, n_mask);
2575
2576         return err ? err : len;
2577 }
2578
2579 static ssize_t nr_hugepages_store_common(bool obey_mempolicy,
2580                                          struct kobject *kobj, const char *buf,
2581                                          size_t len)
2582 {
2583         struct hstate *h;
2584         unsigned long count;
2585         int nid;
2586         int err;
2587
2588         err = kstrtoul(buf, 10, &count);
2589         if (err)
2590                 return err;
2591
2592         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2593         return __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h, nid, count, len);
2594 }
2595
2596 static ssize_t nr_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2597                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2598 {
2599         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2600 }
2601
2602 static ssize_t nr_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2603                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2604 {
2605         return nr_hugepages_store_common(false, kobj, buf, len);
2606 }
2607 HSTATE_ATTR(nr_hugepages);
2608
2609 #ifdef CONFIG_NUMA
2610
2611 /*
2612  * hstate attribute for optionally mempolicy-based constraint on persistent
2613  * huge page alloc/free.
2614  */
2615 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_show(struct kobject *kobj,
2616                                        struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2617 {
2618         return nr_hugepages_show_common(kobj, attr, buf);
2619 }
2620
2621 static ssize_t nr_hugepages_mempolicy_store(struct kobject *kobj,
2622                struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t len)
2623 {
2624         return nr_hugepages_store_common(true, kobj, buf, len);
2625 }
2626 HSTATE_ATTR(nr_hugepages_mempolicy);
2627 #endif
2628
2629
2630 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2631                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2632 {
2633         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2634         return sprintf(buf, "%lu\n", h->nr_overcommit_huge_pages);
2635 }
2636
2637 static ssize_t nr_overcommit_hugepages_store(struct kobject *kobj,
2638                 struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
2639 {
2640         int err;
2641         unsigned long input;
2642         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2643
2644         if (hstate_is_gigantic(h))
2645                 return -EINVAL;
2646
2647         err = kstrtoul(buf, 10, &input);
2648         if (err)
2649                 return err;
2650
2651         spin_lock(&hugetlb_lock);
2652         h->nr_overcommit_huge_pages = input;
2653         spin_unlock(&hugetlb_lock);
2654
2655         return count;
2656 }
2657 HSTATE_ATTR(nr_overcommit_hugepages);
2658
2659 static ssize_t free_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2660                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2661 {
2662         struct hstate *h;
2663         unsigned long free_huge_pages;
2664         int nid;
2665
2666         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2667         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2668                 free_huge_pages = h->free_huge_pages;
2669         else
2670                 free_huge_pages = h->free_huge_pages_node[nid];
2671
2672         return sprintf(buf, "%lu\n", free_huge_pages);
2673 }
2674 HSTATE_ATTR_RO(free_hugepages);
2675
2676 static ssize_t resv_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2677                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2678 {
2679         struct hstate *h = kobj_to_hstate(kobj, NULL);
2680         return sprintf(buf, "%lu\n", h->resv_huge_pages);
2681 }
2682 HSTATE_ATTR_RO(resv_hugepages);
2683
2684 static ssize_t surplus_hugepages_show(struct kobject *kobj,
2685                                         struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2686 {
2687         struct hstate *h;
2688         unsigned long surplus_huge_pages;
2689         int nid;
2690
2691         h = kobj_to_hstate(kobj, &nid);
2692         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2693                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages;
2694         else
2695                 surplus_huge_pages = h->surplus_huge_pages_node[nid];
2696
2697         return sprintf(buf, "%lu\n", surplus_huge_pages);
2698 }
2699 HSTATE_ATTR_RO(surplus_hugepages);
2700
2701 static struct attribute *hstate_attrs[] = {
2702         &nr_hugepages_attr.attr,
2703         &nr_overcommit_hugepages_attr.attr,
2704         &free_hugepages_attr.attr,
2705         &resv_hugepages_attr.attr,
2706         &surplus_hugepages_attr.attr,
2707 #ifdef CONFIG_NUMA
2708         &nr_hugepages_mempolicy_attr.attr,
2709 #endif
2710         NULL,
2711 };
2712
2713 static const struct attribute_group hstate_attr_group = {
2714         .attrs = hstate_attrs,
2715 };
2716
2717 static int hugetlb_sysfs_add_hstate(struct hstate *h, struct kobject *parent,
2718                                     struct kobject **hstate_kobjs,
2719                                     const struct attribute_group *hstate_attr_group)
2720 {
2721         int retval;
2722         int hi = hstate_index(h);
2723
2724         hstate_kobjs[hi] = kobject_create_and_add(h->name, parent);
2725         if (!hstate_kobjs[hi])
2726                 return -ENOMEM;
2727
2728         retval = sysfs_create_group(hstate_kobjs[hi], hstate_attr_group);
2729         if (retval)
2730                 kobject_put(hstate_kobjs[hi]);
2731
2732         return retval;
2733 }
2734
2735 static void __init hugetlb_sysfs_init(void)
2736 {
2737         struct hstate *h;
2738         int err;
2739
2740         hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages", mm_kobj);
2741         if (!hugepages_kobj)
2742                 return;
2743
2744         for_each_hstate(h) {
2745                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, hugepages_kobj,
2746                                          hstate_kobjs, &hstate_attr_group);
2747                 if (err)
2748                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s", h->name);
2749         }
2750 }
2751
2752 #ifdef CONFIG_NUMA
2753
2754 /*
2755  * node_hstate/s - associate per node hstate attributes, via their kobjects,
2756  * with node devices in node_devices[] using a parallel array.  The array
2757  * index of a node device or _hstate == node id.
2758  * This is here to avoid any static dependency of the node device driver, in
2759  * the base kernel, on the hugetlb module.
2760  */
2761 struct node_hstate {
2762         struct kobject          *hugepages_kobj;
2763         struct kobject          *hstate_kobjs[HUGE_MAX_HSTATE];
2764 };
2765 static struct node_hstate node_hstates[MAX_NUMNODES];
2766
2767 /*
2768  * A subset of global hstate attributes for node devices
2769  */
2770 static struct attribute *per_node_hstate_attrs[] = {
2771         &nr_hugepages_attr.attr,
2772         &free_hugepages_attr.attr,
2773         &surplus_hugepages_attr.attr,
2774         NULL,
2775 };
2776
2777 static const struct attribute_group per_node_hstate_attr_group = {
2778         .attrs = per_node_hstate_attrs,
2779 };
2780
2781 /*
2782  * kobj_to_node_hstate - lookup global hstate for node device hstate attr kobj.
2783  * Returns node id via non-NULL nidp.
2784  */
2785 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2786 {
2787         int nid;
2788
2789         for (nid = 0; nid < nr_node_ids; nid++) {
2790                 struct node_hstate *nhs = &node_hstates[nid];
2791                 int i;
2792                 for (i = 0; i < HUGE_MAX_HSTATE; i++)
2793                         if (nhs->hstate_kobjs[i] == kobj) {
2794                                 if (nidp)
2795                                         *nidp = nid;
2796                                 return &hstates[i];
2797                         }
2798         }
2799
2800         BUG();
2801         return NULL;
2802 }
2803
2804 /*
2805  * Unregister hstate attributes from a single node device.
2806  * No-op if no hstate attributes attached.
2807  */
2808 static void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
2809 {
2810         struct hstate *h;
2811         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2812
2813         if (!nhs->hugepages_kobj)
2814                 return;         /* no hstate attributes */
2815
2816         for_each_hstate(h) {
2817                 int idx = hstate_index(h);
2818                 if (nhs->hstate_kobjs[idx]) {
2819                         kobject_put(nhs->hstate_kobjs[idx]);
2820                         nhs->hstate_kobjs[idx] = NULL;
2821                 }
2822         }
2823
2824         kobject_put(nhs->hugepages_kobj);
2825         nhs->hugepages_kobj = NULL;
2826 }
2827
2828
2829 /*
2830  * Register hstate attributes for a single node device.
2831  * No-op if attributes already registered.
2832  */
2833 static void hugetlb_register_node(struct node *node)
2834 {
2835         struct hstate *h;
2836         struct node_hstate *nhs = &node_hstates[node->dev.id];
2837         int err;
2838
2839         if (nhs->hugepages_kobj)
2840                 return;         /* already allocated */
2841
2842         nhs->hugepages_kobj = kobject_create_and_add("hugepages",
2843                                                         &node->dev.kobj);
2844         if (!nhs->hugepages_kobj)
2845                 return;
2846
2847         for_each_hstate(h) {
2848                 err = hugetlb_sysfs_add_hstate(h, nhs->hugepages_kobj,
2849                                                 nhs->hstate_kobjs,
2850                                                 &per_node_hstate_attr_group);
2851                 if (err) {
2852                         pr_err("Hugetlb: Unable to add hstate %s for node %d\n",
2853                                 h->name, node->dev.id);
2854                         hugetlb_unregister_node(node);
2855                         break;
2856                 }
2857         }
2858 }
2859
2860 /*
2861  * hugetlb init time:  register hstate attributes for all registered node
2862  * devices of nodes that have memory.  All on-line nodes should have
2863  * registered their associated device by this time.
2864  */
2865 static void __init hugetlb_register_all_nodes(void)
2866 {
2867         int nid;
2868
2869         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2870                 struct node *node = node_devices[nid];
2871                 if (node->dev.id == nid)
2872                         hugetlb_register_node(node);
2873         }
2874
2875         /*
2876          * Let the node device driver know we're here so it can
2877          * [un]register hstate attributes on node hotplug.
2878          */
2879         register_hugetlbfs_with_node(hugetlb_register_node,
2880                                      hugetlb_unregister_node);
2881 }
2882 #else   /* !CONFIG_NUMA */
2883
2884 static struct hstate *kobj_to_node_hstate(struct kobject *kobj, int *nidp)
2885 {
2886         BUG();
2887         if (nidp)
2888                 *nidp = -1;
2889         return NULL;
2890 }
2891
2892 static void hugetlb_register_all_nodes(void) { }
2893
2894 #endif
2895
2896 static int __init hugetlb_init(void)
2897 {
2898         int i;
2899
2900         if (!hugepages_supported())
2901                 return 0;
2902
2903         if (!size_to_hstate(default_hstate_size)) {
2904                 if (default_hstate_size != 0) {
2905                         pr_err("HugeTLB: unsupported default_hugepagesz %lu. Reverting to %lu\n",
2906                                default_hstate_size, HPAGE_SIZE);
2907                 }
2908
2909                 default_hstate_size = HPAGE_SIZE;
2910                 if (!size_to_hstate(default_hstate_size))
2911                         hugetlb_add_hstate(HUGETLB_PAGE_ORDER);
2912         }
2913         default_hstate_idx = hstate_index(size_to_hstate(default_hstate_size));
2914         if (default_hstate_max_huge_pages) {
2915                 if (!default_hstate.max_huge_pages)
2916                         default_hstate.max_huge_pages = default_hstate_max_huge_pages;
2917         }
2918
2919         hugetlb_init_hstates();
2920         gather_bootmem_prealloc();
2921         report_hugepages();
2922
2923         hugetlb_sysfs_init();
2924         hugetlb_register_all_nodes();
2925         hugetlb_cgroup_file_init();
2926
2927 #ifdef CONFIG_SMP
2928         num_fault_mutexes = roundup_pow_of_two(8 * num_possible_cpus());
2929 #else
2930         num_fault_mutexes = 1;
2931 #endif
2932         hugetlb_fault_mutex_table =
2933                 kmalloc_array(num_fault_mutexes, sizeof(struct mutex),
2934                               GFP_KERNEL);
2935         BUG_ON(!hugetlb_fault_mutex_table);
2936
2937         for (i = 0; i < num_fault_mutexes; i++)
2938                 mutex_init(&hugetlb_fault_mutex_table[i]);
2939         return 0;
2940 }
2941 subsys_initcall(hugetlb_init);
2942
2943 /* Should be called on processing a hugepagesz=... option */
2944 void __init hugetlb_bad_size(void)
2945 {
2946         parsed_valid_hugepagesz = false;
2947 }
2948
2949 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned int order)
2950 {
2951         struct hstate *h;
2952         unsigned long i;
2953
2954         if (size_to_hstate(PAGE_SIZE << order)) {
2955                 pr_warn("hugepagesz= specified twice, ignoring\n");
2956                 return;
2957         }
2958         BUG_ON(hugetlb_max_hstate >= HUGE_MAX_HSTATE);
2959         BUG_ON(order == 0);
2960         h = &hstates[hugetlb_max_hstate++];
2961         h->order = order;
2962         h->mask = ~((1ULL << (order + PAGE_SHIFT)) - 1);
2963         h->nr_huge_pages = 0;
2964         h->free_huge_pages = 0;
2965         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; ++i)
2966                 INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_freelists[i]);
2967         INIT_LIST_HEAD(&h->hugepage_activelist);
2968         h->next_nid_to_alloc = first_memory_node;
2969         h->next_nid_to_free = first_memory_node;
2970         snprintf(h->name, HSTATE_NAME_LEN, "hugepages-%lukB",
2971                                         huge_page_size(h)/1024);
2972
2973         parsed_hstate = h;
2974 }
2975
2976 static int __init hugetlb_nrpages_setup(char *s)
2977 {
2978         unsigned long *mhp;
2979         static unsigned long *last_mhp;
2980
2981         if (!parsed_valid_hugepagesz) {
2982                 pr_warn("hugepages = %s preceded by "
2983                         "an unsupported hugepagesz, ignoring\n", s);
2984                 parsed_valid_hugepagesz = true;
2985                 return 1;
2986         }
2987         /*
2988          * !hugetlb_max_hstate means we haven't parsed a hugepagesz= parameter yet,
2989          * so this hugepages= parameter goes to the "default hstate".
2990          */
2991         else if (!hugetlb_max_hstate)
2992                 mhp = &default_hstate_max_huge_pages;
2993         else
2994                 mhp = &parsed_hstate->max_huge_pages;
2995
2996         if (mhp == last_mhp) {
2997                 pr_warn("hugepages= specified twice without interleaving hugepagesz=, ignoring\n");
2998                 return 1;
2999         }
3000
3001         if (sscanf(s, "%lu", mhp) <= 0)
3002                 *mhp = 0;
3003
3004         /*
3005          * Global state is always initialized later in hugetlb_init.
3006          * But we need to allocate >= MAX_ORDER hstates here early to still
3007          * use the bootmem allocator.
3008          */
3009         if (hugetlb_max_hstate && parsed_hstate->order >= MAX_ORDER)
3010                 hugetlb_hstate_alloc_pages(parsed_hstate);
3011
3012         last_mhp = mhp;
3013
3014         return 1;
3015 }
3016 __setup("hugepages=", hugetlb_nrpages_setup);
3017
3018 static int __init hugetlb_default_setup(char *s)
3019 {
3020         default_hstate_size = memparse(s, &s);
3021         return 1;
3022 }
3023 __setup("default_hugepagesz=", hugetlb_default_setup);
3024
3025 static unsigned int cpuset_mems_nr(unsigned int *array)
3026 {
3027         int node;
3028         unsigned int nr = 0;
3029
3030         for_each_node_mask(node, cpuset_current_mems_allowed)
3031                 nr += array[node];
3032
3033         return nr;
3034 }
3035
3036 #ifdef CONFIG_SYSCTL
3037 static int hugetlb_sysctl_handler_common(bool obey_mempolicy,
3038                          struct ctl_table *table, int write,
3039                          void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3040 {
3041         struct hstate *h = &default_hstate;
3042         unsigned long tmp = h->max_huge_pages;
3043         int ret;
3044
3045         if (!hugepages_supported())
3046                 return -EOPNOTSUPP;
3047
3048         table->data = &tmp;
3049         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3050         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3051         if (ret)
3052                 goto out;
3053
3054         if (write)
3055                 ret = __nr_hugepages_store_common(obey_mempolicy, h,
3056                                                   NUMA_NO_NODE, tmp, *length);
3057 out:
3058         return ret;
3059 }
3060
3061 int hugetlb_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3062                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3063 {
3064
3065         return hugetlb_sysctl_handler_common(false, table, write,
3066                                                         buffer, length, ppos);
3067 }
3068
3069 #ifdef CONFIG_NUMA
3070 int hugetlb_mempolicy_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
3071                           void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3072 {
3073         return hugetlb_sysctl_handler_common(true, table, write,
3074                                                         buffer, length, ppos);
3075 }
3076 #endif /* CONFIG_NUMA */
3077
3078 int hugetlb_overcommit_handler(struct ctl_table *table, int write,
3079                         void __user *buffer,
3080                         size_t *length, loff_t *ppos)
3081 {
3082         struct hstate *h = &default_hstate;
3083         unsigned long tmp;
3084         int ret;
3085
3086         if (!hugepages_supported())
3087                 return -EOPNOTSUPP;
3088
3089         tmp = h->nr_overcommit_huge_pages;
3090
3091         if (write && hstate_is_gigantic(h))
3092                 return -EINVAL;
3093
3094         table->data = &tmp;
3095         table->maxlen = sizeof(unsigned long);
3096         ret = proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
3097         if (ret)
3098                 goto out;
3099
3100         if (write) {
3101                 spin_lock(&hugetlb_lock);
3102                 h->nr_overcommit_huge_pages = tmp;
3103                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
3104         }
3105 out:
3106         return ret;
3107 }
3108
3109 #endif /* CONFIG_SYSCTL */
3110
3111 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
3112 {
3113         struct hstate *h;
3114         unsigned long total = 0;
3115
3116         if (!hugepages_supported())
3117                 return;
3118
3119         for_each_hstate(h) {
3120                 unsigned long count = h->nr_huge_pages;
3121
3122                 total += (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) * count;
3123
3124                 if (h == &default_hstate)
3125                         seq_printf(m,
3126                                    "HugePages_Total:   %5lu\n"
3127                                    "HugePages_Free:    %5lu\n"
3128                                    "HugePages_Rsvd:    %5lu\n"
3129                                    "HugePages_Surp:    %5lu\n"
3130                                    "Hugepagesize:   %8lu kB\n",
3131                                    count,
3132                                    h->free_huge_pages,
3133                                    h->resv_huge_pages,
3134                                    h->surplus_huge_pages,
3135                                    (PAGE_SIZE << huge_page_order(h)) / 1024);
3136         }
3137
3138         seq_printf(m, "Hugetlb:        %8lu kB\n", total / 1024);
3139 }
3140
3141 int hugetlb_report_node_meminfo(int nid, char *buf)
3142 {
3143         struct hstate *h = &default_hstate;
3144         if (!hugepages_supported())
3145                 return 0;
3146         return sprintf(buf,
3147                 "Node %d HugePages_Total: %5u\n"
3148                 "Node %d HugePages_Free:  %5u\n"
3149                 "Node %d HugePages_Surp:  %5u\n",
3150                 nid, h->nr_huge_pages_node[nid],
3151                 nid, h->free_huge_pages_node[nid],
3152                 nid, h->surplus_huge_pages_node[nid]);
3153 }
3154
3155 void hugetlb_show_meminfo(void)
3156 {
3157         struct hstate *h;
3158         int nid;
3159
3160         if (!hugepages_supported())
3161                 return;
3162
3163         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3164                 for_each_hstate(h)
3165                         pr_info("Node %d hugepages_total=%u hugepages_free=%u hugepages_surp=%u hugepages_size=%lukB\n",
3166                                 nid,
3167                                 h->nr_huge_pages_node[nid],
3168                                 h->free_huge_pages_node[nid],
3169                                 h->surplus_huge_pages_node[nid],
3170                                 1UL << (huge_page_order(h) + PAGE_SHIFT - 10));
3171 }
3172
3173 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm)
3174 {
3175         seq_printf(m, "HugetlbPages:\t%8lu kB\n",
3176                    atomic_long_read(&mm->hugetlb_usage) << (PAGE_SHIFT - 10));
3177 }
3178
3179 /* Return the number pages of memory we physically have, in PAGE_SIZE units. */
3180 unsigned long hugetlb_total_pages(void)
3181 {
3182         struct hstate *h;
3183         unsigned long nr_total_pages = 0;
3184
3185         for_each_hstate(h)
3186                 nr_total_pages += h->nr_huge_pages * pages_per_huge_page(h);
3187         return nr_total_pages;
3188 }
3189
3190 static int hugetlb_acct_memory(struct hstate *h, long delta)
3191 {
3192         int ret = -ENOMEM;
3193
3194         spin_lock(&hugetlb_lock);
3195         /*
3196          * When cpuset is configured, it breaks the strict hugetlb page
3197          * reservation as the accounting is done on a global variable. Such
3198          * reservation is completely rubbish in the presence of cpuset because
3199          * the reservation is not checked against page availability for the
3200          * current cpuset. Application can still potentially OOM'ed by kernel
3201          * with lack of free htlb page in cpuset that the task is in.
3202          * Attempt to enforce strict accounting with cpuset is almost
3203          * impossible (or too ugly) because cpuset is too fluid that
3204          * task or memory node can be dynamically moved between cpusets.
3205          *
3206          * The change of semantics for shared hugetlb mapping with cpuset is
3207          * undesirable. However, in order to preserve some of the semantics,
3208          * we fall back to check against current free page availability as
3209          * a best attempt and hopefully to minimize the impact of changing
3210          * semantics that cpuset has.
3211          */
3212         if (delta > 0) {
3213                 if (gather_surplus_pages(h, delta) < 0)
3214                         goto out;
3215
3216                 if (delta > cpuset_mems_nr(h->free_huge_pages_node)) {
3217                         return_unused_surplus_pages(h, delta);
3218                         goto out;
3219                 }
3220         }
3221
3222         ret = 0;
3223         if (delta < 0)
3224                 return_unused_surplus_pages(h, (unsigned long) -delta);
3225
3226 out:
3227         spin_unlock(&hugetlb_lock);
3228         return ret;
3229 }
3230
3231 static void hugetlb_vm_op_open(struct vm_area_struct *vma)
3232 {
3233         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3234
3235         /*
3236          * This new VMA should share its siblings reservation map if present.
3237          * The VMA will only ever have a valid reservation map pointer where
3238          * it is being copied for another still existing VMA.  As that VMA
3239          * has a reference to the reservation map it cannot disappear until
3240          * after this open call completes.  It is therefore safe to take a
3241          * new reference here without additional locking.
3242          */
3243         if (resv && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3244                 kref_get(&resv->refs);
3245 }
3246
3247 static void hugetlb_vm_op_close(struct vm_area_struct *vma)
3248 {
3249         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3250         struct resv_map *resv = vma_resv_map(vma);
3251         struct hugepage_subpool *spool = subpool_vma(vma);
3252         unsigned long reserve, start, end;
3253         long gbl_reserve;
3254
3255         if (!resv || !is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3256                 return;
3257
3258         start = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_start);
3259         end = vma_hugecache_offset(h, vma, vma->vm_end);
3260
3261         reserve = (end - start) - region_count(resv, start, end);
3262
3263         kref_put(&resv->refs, resv_map_release);
3264
3265         if (reserve) {
3266                 /*
3267                  * Decrement reserve counts.  The global reserve count may be
3268                  * adjusted if the subpool has a minimum size.
3269                  */
3270                 gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, reserve);
3271                 hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
3272         }
3273 }
3274
3275 static int hugetlb_vm_op_split(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3276 {
3277         if (addr & ~(huge_page_mask(hstate_vma(vma))))
3278                 return -EINVAL;
3279         return 0;
3280 }
3281
3282 static unsigned long hugetlb_vm_op_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
3283 {
3284         struct hstate *hstate = hstate_vma(vma);
3285
3286         return 1UL << huge_page_shift(hstate);
3287 }
3288
3289 /*
3290  * We cannot handle pagefaults against hugetlb pages at all.  They cause
3291  * handle_mm_fault() to try to instantiate regular-sized pages in the
3292  * hugegpage VMA.  do_page_fault() is supposed to trap this, so BUG is we get
3293  * this far.
3294  */
3295 static vm_fault_t hugetlb_vm_op_fault(struct vm_fault *vmf)
3296 {
3297         BUG();
3298         return 0;
3299 }
3300
3301 /*
3302  * When a new function is introduced to vm_operations_struct and added
3303  * to hugetlb_vm_ops, please consider adding the function to shm_vm_ops.
3304  * This is because under System V memory model, mappings created via
3305  * shmget/shmat with "huge page" specified are backed by hugetlbfs files,
3306  * their original vm_ops are overwritten with shm_vm_ops.
3307  */
3308 const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops = {
3309         .fault = hugetlb_vm_op_fault,
3310         .open = hugetlb_vm_op_open,
3311         .close = hugetlb_vm_op_close,
3312         .split = hugetlb_vm_op_split,
3313         .pagesize = hugetlb_vm_op_pagesize,
3314 };
3315
3316 static pte_t make_huge_pte(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
3317                                 int writable)
3318 {
3319         pte_t entry;
3320
3321         if (writable) {
3322                 entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(mk_huge_pte(page,
3323                                          vma->vm_page_prot)));
3324         } else {
3325                 entry = huge_pte_wrprotect(mk_huge_pte(page,
3326                                            vma->vm_page_prot));
3327         }
3328         entry = pte_mkyoung(entry);
3329         entry = pte_mkhuge(entry);
3330         entry = arch_make_huge_pte(entry, vma, page, writable);
3331
3332         return entry;
3333 }
3334
3335 static void set_huge_ptep_writable(struct vm_area_struct *vma,
3336                                    unsigned long address, pte_t *ptep)
3337 {
3338         pte_t entry;
3339
3340         entry = huge_pte_mkwrite(huge_pte_mkdirty(huge_ptep_get(ptep)));
3341         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, address, ptep, entry, 1))
3342                 update_mmu_cache(vma, address, ptep);
3343 }
3344
3345 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte)
3346 {
3347         swp_entry_t swp;
3348
3349         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3350                 return false;
3351         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3352         if (non_swap_entry(swp) && is_migration_entry(swp))
3353                 return true;
3354         else
3355                 return false;
3356 }
3357
3358 static int is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte)
3359 {
3360         swp_entry_t swp;
3361
3362         if (huge_pte_none(pte) || pte_present(pte))
3363                 return 0;
3364         swp = pte_to_swp_entry(pte);
3365         if (non_swap_entry(swp) && is_hwpoison_entry(swp))
3366                 return 1;
3367         else
3368                 return 0;
3369 }
3370
3371 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
3372                             struct vm_area_struct *vma)
3373 {
3374         pte_t *src_pte, *dst_pte, entry, dst_entry;
3375         struct page *ptepage;
3376         unsigned long addr;
3377         int cow;
3378         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3379         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3380         struct mmu_notifier_range range;
3381         int ret = 0;
3382
3383         cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
3384
3385         if (cow) {
3386                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, src,
3387                                         vma->vm_start,
3388                                         vma->vm_end);
3389                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3390         }
3391
3392         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
3393                 spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
3394                 src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
3395                 if (!src_pte)
3396                         continue;
3397                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
3398                 if (!dst_pte) {
3399                         ret = -ENOMEM;
3400                         break;
3401                 }
3402
3403                 /*
3404                  * If the pagetables are shared don't copy or take references.
3405                  * dst_pte == src_pte is the common case of src/dest sharing.
3406                  *
3407                  * However, src could have 'unshared' and dst shares with
3408                  * another vma.  If dst_pte !none, this implies sharing.
3409                  * Check here before taking page table lock, and once again
3410                  * after taking the lock below.
3411                  */
3412                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3413                 if ((dst_pte == src_pte) || !huge_pte_none(dst_entry))
3414                         continue;
3415
3416                 dst_ptl = huge_pte_lock(h, dst, dst_pte);
3417                 src_ptl = huge_pte_lockptr(h, src, src_pte);
3418                 spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
3419                 entry = huge_ptep_get(src_pte);
3420                 dst_entry = huge_ptep_get(dst_pte);
3421                 if (huge_pte_none(entry) || !huge_pte_none(dst_entry)) {
3422                         /*
3423                          * Skip if src entry none.  Also, skip in the
3424                          * unlikely case dst entry !none as this implies
3425                          * sharing with another vma.
3426                          */
3427                         ;
3428                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry) ||
3429                                     is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry))) {
3430                         swp_entry_t swp_entry = pte_to_swp_entry(entry);
3431
3432                         if (is_write_migration_entry(swp_entry) && cow) {
3433                                 /*
3434                                  * COW mappings require pages in both
3435                                  * parent and child to be set to read.
3436                                  */
3437                                 make_migration_entry_read(&swp_entry);
3438                                 entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
3439                                 set_huge_swap_pte_at(src, addr, src_pte,
3440                                                      entry, sz);
3441                         }
3442                         set_huge_swap_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry, sz);
3443                 } else {
3444                         if (cow) {
3445                                 /*
3446                                  * No need to notify as we are downgrading page
3447                                  * table protection not changing it to point
3448                                  * to a new page.
3449                                  *
3450                                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
3451                                  */
3452                                 huge_ptep_set_wrprotect(src, addr, src_pte);
3453                         }
3454                         entry = huge_ptep_get(src_pte);
3455                         ptepage = pte_page(entry);
3456                         get_page(ptepage);
3457                         page_dup_rmap(ptepage, true);
3458                         set_huge_pte_at(dst, addr, dst_pte, entry);
3459                         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst);
3460                 }
3461                 spin_unlock(src_ptl);
3462                 spin_unlock(dst_ptl);
3463         }
3464
3465         if (cow)
3466                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3467
3468         return ret;
3469 }
3470
3471 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
3472                             unsigned long start, unsigned long end,
3473                             struct page *ref_page)
3474 {
3475         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3476         unsigned long address;
3477         pte_t *ptep;
3478         pte_t pte;
3479         spinlock_t *ptl;
3480         struct page *page;
3481         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3482         unsigned long sz = huge_page_size(h);
3483         struct mmu_notifier_range range;
3484
3485         WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
3486         BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
3487         BUG_ON(end & ~huge_page_mask(h));
3488
3489         /*
3490          * This is a hugetlb vma, all the pte entries should point
3491          * to huge page.
3492          */
3493         tlb_change_page_size(tlb, sz);
3494         tlb_start_vma(tlb, vma);
3495
3496         /*
3497          * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
3498          */
3499         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma, mm, start,
3500                                 end);
3501         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
3502         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3503         address = start;
3504         for (; address < end; address += sz) {
3505                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
3506                 if (!ptep)
3507                         continue;
3508
3509                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3510                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
3511                         spin_unlock(ptl);
3512                         /*
3513                          * We just unmapped a page of PMDs by clearing a PUD.
3514                          * The caller's TLB flush range should cover this area.
3515                          */
3516                         continue;
3517                 }
3518
3519                 pte = huge_ptep_get(ptep);
3520                 if (huge_pte_none(pte)) {
3521                         spin_unlock(ptl);
3522                         continue;
3523                 }
3524
3525                 /*
3526                  * Migrating hugepage or HWPoisoned hugepage is already
3527                  * unmapped and its refcount is dropped, so just clear pte here.
3528                  */
3529                 if (unlikely(!pte_present(pte))) {
3530                         huge_pte_clear(mm, address, ptep, sz);
3531                         spin_unlock(ptl);
3532                         continue;
3533                 }
3534
3535                 page = pte_page(pte);
3536                 /*
3537                  * If a reference page is supplied, it is because a specific
3538                  * page is being unmapped, not a range. Ensure the page we
3539                  * are about to unmap is the actual page of interest.
3540                  */
3541                 if (ref_page) {
3542                         if (page != ref_page) {
3543                                 spin_unlock(ptl);
3544                                 continue;
3545                         }
3546                         /*
3547                          * Mark the VMA as having unmapped its page so that
3548                          * future faults in this VMA will fail rather than
3549                          * looking like data was lost
3550                          */
3551                         set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED);
3552                 }
3553
3554                 pte = huge_ptep_get_and_clear(mm, address, ptep);
3555                 tlb_remove_huge_tlb_entry(h, tlb, ptep, address);
3556                 if (huge_pte_dirty(pte))
3557                         set_page_dirty(page);
3558
3559                 hugetlb_count_sub(pages_per_huge_page(h), mm);
3560                 page_remove_rmap(page, true);
3561
3562                 spin_unlock(ptl);
3563                 tlb_remove_page_size(tlb, page, huge_page_size(h));
3564                 /*
3565                  * Bail out after unmapping reference page if supplied
3566                  */
3567                 if (ref_page)
3568                         break;
3569         }
3570         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3571         tlb_end_vma(tlb, vma);
3572 }
3573
3574 void __unmap_hugepage_range_final(struct mmu_gather *tlb,
3575                           struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3576                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3577 {
3578         __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end, ref_page);
3579
3580         /*
3581          * Clear this flag so that x86's huge_pmd_share page_table_shareable
3582          * test will fail on a vma being torn down, and not grab a page table
3583          * on its way out.  We're lucky that the flag has such an appropriate
3584          * name, and can in fact be safely cleared here. We could clear it
3585          * before the __unmap_hugepage_range above, but all that's necessary
3586          * is to clear it before releasing the i_mmap_rwsem. This works
3587          * because in the context this is called, the VMA is about to be
3588          * destroyed and the i_mmap_rwsem is held.
3589          */
3590         vma->vm_flags &= ~VM_MAYSHARE;
3591 }
3592
3593 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
3594                           unsigned long end, struct page *ref_page)
3595 {
3596         struct mm_struct *mm;
3597         struct mmu_gather tlb;
3598         unsigned long tlb_start = start;
3599         unsigned long tlb_end = end;
3600
3601         /*
3602          * If shared PMDs were possibly used within this vma range, adjust
3603          * start/end for worst case tlb flushing.
3604          * Note that we can not be sure if PMDs are shared until we try to
3605          * unmap pages.  However, we want to make sure TLB flushing covers
3606          * the largest possible range.
3607          */
3608         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &tlb_start, &tlb_end);
3609
3610         mm = vma->vm_mm;
3611
3612         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, tlb_start, tlb_end);
3613         __unmap_hugepage_range(&tlb, vma, start, end, ref_page);
3614         tlb_finish_mmu(&tlb, tlb_start, tlb_end);
3615 }
3616
3617 /*
3618  * This is called when the original mapper is failing to COW a MAP_PRIVATE
3619  * mappping it owns the reserve page for. The intention is to unmap the page
3620  * from other VMAs and let the children be SIGKILLed if they are faulting the
3621  * same region.
3622  */
3623 static void unmap_ref_private(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3624                               struct page *page, unsigned long address)
3625 {
3626         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3627         struct vm_area_struct *iter_vma;
3628         struct address_space *mapping;
3629         pgoff_t pgoff;
3630
3631         /*
3632          * vm_pgoff is in PAGE_SIZE units, hence the different calculation
3633          * from page cache lookup which is in HPAGE_SIZE units.
3634          */
3635         address = address & huge_page_mask(h);
3636         pgoff = ((address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
3637                         vma->vm_pgoff;
3638         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3639
3640         /*
3641          * Take the mapping lock for the duration of the table walk. As
3642          * this mapping should be shared between all the VMAs,
3643          * __unmap_hugepage_range() is called as the lock is already held
3644          */
3645         i_mmap_lock_write(mapping);
3646         vma_interval_tree_foreach(iter_vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
3647                 /* Do not unmap the current VMA */
3648                 if (iter_vma == vma)
3649                         continue;
3650
3651                 /*
3652                  * Shared VMAs have their own reserves and do not affect
3653                  * MAP_PRIVATE accounting but it is possible that a shared
3654                  * VMA is using the same page so check and skip such VMAs.
3655                  */
3656                 if (iter_vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
3657                         continue;
3658
3659                 /*
3660                  * Unmap the page from other VMAs without their own reserves.
3661                  * They get marked to be SIGKILLed if they fault in these
3662                  * areas. This is because a future no-page fault on this VMA
3663                  * could insert a zeroed page instead of the data existing
3664                  * from the time of fork. This would look like data corruption
3665                  */
3666                 if (!is_vma_resv_set(iter_vma, HPAGE_RESV_OWNER))
3667                         unmap_hugepage_range(iter_vma, address,
3668                                              address + huge_page_size(h), page);
3669         }
3670         i_mmap_unlock_write(mapping);
3671 }
3672
3673 /*
3674  * Hugetlb_cow() should be called with page lock of the original hugepage held.
3675  * Called with hugetlb_instantiation_mutex held and pte_page locked so we
3676  * cannot race with other handlers or page migration.
3677  * Keep the pte_same checks anyway to make transition from the mutex easier.
3678  */
3679 static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3680                        unsigned long address, pte_t *ptep,
3681                        struct page *pagecache_page, spinlock_t *ptl)
3682 {
3683         pte_t pte;
3684         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3685         struct page *old_page, *new_page;
3686         int outside_reserve = 0;
3687         vm_fault_t ret = 0;
3688         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3689         struct mmu_notifier_range range;
3690
3691         pte = huge_ptep_get(ptep);
3692         old_page = pte_page(pte);
3693
3694 retry_avoidcopy:
3695         /* If no-one else is actually using this page, avoid the copy
3696          * and just make the page writable */
3697         if (page_mapcount(old_page) == 1 && PageAnon(old_page)) {
3698                 page_move_anon_rmap(old_page, vma);
3699                 set_huge_ptep_writable(vma, haddr, ptep);
3700                 return 0;
3701         }
3702
3703         /*
3704          * If the process that created a MAP_PRIVATE mapping is about to
3705          * perform a COW due to a shared page count, attempt to satisfy
3706          * the allocation without using the existing reserves. The pagecache
3707          * page is used to determine if the reserve at this address was
3708          * consumed or not. If reserves were used, a partial faulted mapping
3709          * at the time of fork() could consume its reserves on COW instead
3710          * of the full address range.
3711          */
3712         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER) &&
3713                         old_page != pagecache_page)
3714                 outside_reserve = 1;
3715
3716         get_page(old_page);
3717
3718         /*
3719          * Drop page table lock as buddy allocator may be called. It will
3720          * be acquired again before returning to the caller, as expected.
3721          */
3722         spin_unlock(ptl);
3723         new_page = alloc_huge_page(vma, haddr, outside_reserve);
3724
3725         if (IS_ERR(new_page)) {
3726                 /*
3727                  * If a process owning a MAP_PRIVATE mapping fails to COW,
3728                  * it is due to references held by a child and an insufficient
3729                  * huge page pool. To guarantee the original mappers
3730                  * reliability, unmap the page from child processes. The child
3731                  * may get SIGKILLed if it later faults.
3732                  */
3733                 if (outside_reserve) {
3734                         put_page(old_page);
3735                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3736                         unmap_ref_private(mm, vma, old_page, haddr);
3737                         BUG_ON(huge_pte_none(pte));
3738                         spin_lock(ptl);
3739                         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3740                         if (likely(ptep &&
3741                                    pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte)))
3742                                 goto retry_avoidcopy;
3743                         /*
3744                          * race occurs while re-acquiring page table
3745                          * lock, and our job is done.
3746                          */
3747                         return 0;
3748                 }
3749
3750                 ret = vmf_error(PTR_ERR(new_page));
3751                 goto out_release_old;
3752         }
3753
3754         /*
3755          * When the original hugepage is shared one, it does not have
3756          * anon_vma prepared.
3757          */
3758         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3759                 ret = VM_FAULT_OOM;
3760                 goto out_release_all;
3761         }
3762
3763         copy_user_huge_page(new_page, old_page, address, vma,
3764                             pages_per_huge_page(h));
3765         __SetPageUptodate(new_page);
3766
3767         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm, haddr,
3768                                 haddr + huge_page_size(h));
3769         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3770
3771         /*
3772          * Retake the page table lock to check for racing updates
3773          * before the page tables are altered
3774          */
3775         spin_lock(ptl);
3776         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
3777         if (likely(ptep && pte_same(huge_ptep_get(ptep), pte))) {
3778                 ClearPagePrivate(new_page);
3779
3780                 /* Break COW */
3781                 huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
3782                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
3783                 set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
3784                                 make_huge_pte(vma, new_page, 1));
3785                 page_remove_rmap(old_page, true);
3786                 hugepage_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
3787                 set_page_huge_active(new_page);
3788                 /* Make the old page be freed below */
3789                 new_page = old_page;
3790         }
3791         spin_unlock(ptl);
3792         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3793 out_release_all:
3794         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
3795         put_page(new_page);
3796 out_release_old:
3797         put_page(old_page);
3798
3799         spin_lock(ptl); /* Caller expects lock to be held */
3800         return ret;
3801 }
3802
3803 /* Return the pagecache page at a given address within a VMA */
3804 static struct page *hugetlbfs_pagecache_page(struct hstate *h,
3805                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3806 {
3807         struct address_space *mapping;
3808         pgoff_t idx;
3809
3810         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3811         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3812
3813         return find_lock_page(mapping, idx);
3814 }
3815
3816 /*
3817  * Return whether there is a pagecache page to back given address within VMA.
3818  * Caller follow_hugetlb_page() holds page_table_lock so we cannot lock_page.
3819  */
3820 static bool hugetlbfs_pagecache_present(struct hstate *h,
3821                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
3822 {
3823         struct address_space *mapping;
3824         pgoff_t idx;
3825         struct page *page;
3826
3827         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3828         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, address);
3829
3830         page = find_get_page(mapping, idx);
3831         if (page)
3832                 put_page(page);
3833         return page != NULL;
3834 }
3835
3836 int huge_add_to_page_cache(struct page *page, struct address_space *mapping,
3837                            pgoff_t idx)
3838 {
3839         struct inode *inode = mapping->host;
3840         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
3841         int err = add_to_page_cache(page, mapping, idx, GFP_KERNEL);
3842
3843         if (err)
3844                 return err;
3845         ClearPagePrivate(page);
3846
3847         /*
3848          * set page dirty so that it will not be removed from cache/file
3849          * by non-hugetlbfs specific code paths.
3850          */
3851         set_page_dirty(page);
3852
3853         spin_lock(&inode->i_lock);
3854         inode->i_blocks += blocks_per_huge_page(h);
3855         spin_unlock(&inode->i_lock);
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
3860                         struct vm_area_struct *vma,
3861                         struct address_space *mapping, pgoff_t idx,
3862                         unsigned long address, pte_t *ptep, unsigned int flags)
3863 {
3864         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
3865         vm_fault_t ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3866         int anon_rmap = 0;
3867         unsigned long size;
3868         struct page *page;
3869         pte_t new_pte;
3870         spinlock_t *ptl;
3871         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
3872         bool new_page = false;
3873
3874         /*
3875          * Currently, we are forced to kill the process in the event the
3876          * original mapper has unmapped pages from the child due to a failed
3877          * COW. Warn that such a situation has occurred as it may not be obvious
3878          */
3879         if (is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_UNMAPPED)) {
3880                 pr_warn_ratelimited("PID %d killed due to inadequate hugepage pool\n",
3881                            current->pid);
3882                 return ret;
3883         }
3884
3885         /*
3886          * Use page lock to guard against racing truncation
3887          * before we get page_table_lock.
3888          */
3889 retry:
3890         page = find_lock_page(mapping, idx);
3891         if (!page) {
3892                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
3893                 if (idx >= size)
3894                         goto out;
3895
3896                 /*
3897                  * Check for page in userfault range
3898                  */
3899                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
3900                         u32 hash;
3901                         struct vm_fault vmf = {
3902                                 .vma = vma,
3903                                 .address = haddr,
3904                                 .flags = flags,
3905                                 /*
3906                                  * Hard to debug if it ends up being
3907                                  * used by a callee that assumes
3908                                  * something about the other
3909                                  * uninitialized fields... same as in
3910                                  * memory.c
3911                                  */
3912                         };
3913
3914                         /*
3915                          * hugetlb_fault_mutex must be dropped before
3916                          * handling userfault.  Reacquire after handling
3917                          * fault to make calling code simpler.
3918                          */
3919                         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx, haddr);
3920                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3921                         ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
3922                         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
3923                         goto out;
3924                 }
3925
3926                 page = alloc_huge_page(vma, haddr, 0);
3927                 if (IS_ERR(page)) {
3928                         /*
3929                          * Returning error will result in faulting task being
3930                          * sent SIGBUS.  The hugetlb fault mutex prevents two
3931                          * tasks from racing to fault in the same page which
3932                          * could result in false unable to allocate errors.
3933                          * Page migration does not take the fault mutex, but
3934                          * does a clear then write of pte's under page table
3935                          * lock.  Page fault code could race with migration,
3936                          * notice the clear pte and try to allocate a page
3937                          * here.  Before returning error, get ptl and make
3938                          * sure there really is no pte entry.
3939                          */
3940                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3941                         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep))) {
3942                                 ret = 0;
3943                                 spin_unlock(ptl);
3944                                 goto out;
3945                         }
3946                         spin_unlock(ptl);
3947                         ret = vmf_error(PTR_ERR(page));
3948                         goto out;
3949                 }
3950                 clear_huge_page(page, address, pages_per_huge_page(h));
3951                 __SetPageUptodate(page);
3952                 new_page = true;
3953
3954                 if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
3955                         int err = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
3956                         if (err) {
3957                                 put_page(page);
3958                                 if (err == -EEXIST)
3959                                         goto retry;
3960                                 goto out;
3961                         }
3962                 } else {
3963                         lock_page(page);
3964                         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) {
3965                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3966                                 goto backout_unlocked;
3967                         }
3968                         anon_rmap = 1;
3969                 }
3970         } else {
3971                 /*
3972                  * If memory error occurs between mmap() and fault, some process
3973                  * don't have hwpoisoned swap entry for errored virtual address.
3974                  * So we need to block hugepage fault by PG_hwpoison bit check.
3975                  */
3976                 if (unlikely(PageHWPoison(page))) {
3977                         ret = VM_FAULT_HWPOISON |
3978                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
3979                         goto backout_unlocked;
3980                 }
3981         }
3982
3983         /*
3984          * If we are going to COW a private mapping later, we examine the
3985          * pending reservations for this page now. This will ensure that
3986          * any allocations necessary to record that reservation occur outside
3987          * the spinlock.
3988          */
3989         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
3990                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
3991                         ret = VM_FAULT_OOM;
3992                         goto backout_unlocked;
3993                 }
3994                 /* Just decrements count, does not deallocate */
3995                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
3996         }
3997
3998         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
3999         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4000         if (idx >= size)
4001                 goto backout;
4002
4003         ret = 0;
4004         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
4005                 goto backout;
4006
4007         if (anon_rmap) {
4008                 ClearPagePrivate(page);
4009                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, vma, haddr);
4010         } else
4011                 page_dup_rmap(page, true);
4012         new_pte = make_huge_pte(vma, page, ((vma->vm_flags & VM_WRITE)
4013                                 && (vma->vm_flags & VM_SHARED)));
4014         set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep, new_pte);
4015
4016         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), mm);
4017         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4018                 /* Optimization, do the COW without a second fault */
4019                 ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep, page, ptl);
4020         }
4021
4022         spin_unlock(ptl);
4023
4024         /*
4025          * Only make newly allocated pages active.  Existing pages found
4026          * in the pagecache could be !page_huge_active() if they have been
4027          * isolated for migration.
4028          */
4029         if (new_page)
4030                 set_page_huge_active(page);
4031
4032         unlock_page(page);
4033 out:
4034         return ret;
4035
4036 backout:
4037         spin_unlock(ptl);
4038 backout_unlocked:
4039         unlock_page(page);
4040         restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, page);
4041         put_page(page);
4042         goto out;
4043 }
4044
4045 #ifdef CONFIG_SMP
4046 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
4047                             pgoff_t idx, unsigned long address)
4048 {
4049         unsigned long key[2];
4050         u32 hash;
4051
4052         key[0] = (unsigned long) mapping;
4053         key[1] = idx;
4054
4055         hash = jhash2((u32 *)&key, sizeof(key)/sizeof(u32), 0);
4056
4057         return hash & (num_fault_mutexes - 1);
4058 }
4059 #else
4060 /*
4061  * For uniprocesor systems we always use a single mutex, so just
4062  * return 0 and avoid the hashing overhead.
4063  */
4064 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct hstate *h, struct address_space *mapping,
4065                             pgoff_t idx, unsigned long address)
4066 {
4067         return 0;
4068 }
4069 #endif
4070
4071 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4072                         unsigned long address, unsigned int flags)
4073 {
4074         pte_t *ptep, entry;
4075         spinlock_t *ptl;
4076         vm_fault_t ret;
4077         u32 hash;
4078         pgoff_t idx;
4079         struct page *page = NULL;
4080         struct page *pagecache_page = NULL;
4081         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4082         struct address_space *mapping;
4083         int need_wait_lock = 0;
4084         unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
4085
4086         ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
4087         if (ptep) {
4088                 entry = huge_ptep_get(ptep);
4089                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
4090                         migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
4091                         return 0;
4092                 } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
4093                         return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
4094                                 VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
4095         } else {
4096                 ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
4097                 if (!ptep)
4098                         return VM_FAULT_OOM;
4099         }
4100
4101         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4102         idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
4103
4104         /*
4105          * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
4106          * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
4107          * the same page in the page cache.
4108          */
4109         hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mapping, idx, haddr);
4110         mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4111
4112         entry = huge_ptep_get(ptep);
4113         if (huge_pte_none(entry)) {
4114                 ret = hugetlb_no_page(mm, vma, mapping, idx, address, ptep, flags);
4115                 goto out_mutex;
4116         }
4117
4118         ret = 0;
4119
4120         /*
4121          * entry could be a migration/hwpoison entry at this point, so this
4122          * check prevents the kernel from going below assuming that we have
4123          * a active hugepage in pagecache. This goto expects the 2nd page fault,
4124          * and is_hugetlb_entry_(migration|hwpoisoned) check will properly
4125          * handle it.
4126          */
4127         if (!pte_present(entry))
4128                 goto out_mutex;
4129
4130         /*
4131          * If we are going to COW the mapping later, we examine the pending
4132          * reservations for this page now. This will ensure that any
4133          * allocations necessary to record that reservation occur outside the
4134          * spinlock. For private mappings, we also lookup the pagecache
4135          * page now as it is used to determine if a reservation has been
4136          * consumed.
4137          */
4138         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !huge_pte_write(entry)) {
4139                 if (vma_needs_reservation(h, vma, haddr) < 0) {
4140                         ret = VM_FAULT_OOM;
4141                         goto out_mutex;
4142                 }
4143                 /* Just decrements count, does not deallocate */
4144                 vma_end_reservation(h, vma, haddr);
4145
4146                 if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4147                         pagecache_page = hugetlbfs_pagecache_page(h,
4148                                                                 vma, haddr);
4149         }
4150
4151         ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4152
4153         /* Check for a racing update before calling hugetlb_cow */
4154         if (unlikely(!pte_same(entry, huge_ptep_get(ptep))))
4155                 goto out_ptl;
4156
4157         /*
4158          * hugetlb_cow() requires page locks of pte_page(entry) and
4159          * pagecache_page, so here we need take the former one
4160          * when page != pagecache_page or !pagecache_page.
4161          */
4162         page = pte_page(entry);
4163         if (page != pagecache_page)
4164                 if (!trylock_page(page)) {
4165                         need_wait_lock = 1;
4166                         goto out_ptl;
4167                 }
4168
4169         get_page(page);
4170
4171         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4172                 if (!huge_pte_write(entry)) {
4173                         ret = hugetlb_cow(mm, vma, address, ptep,
4174                                           pagecache_page, ptl);
4175                         goto out_put_page;
4176                 }
4177                 entry = huge_pte_mkdirty(entry);
4178         }
4179         entry = pte_mkyoung(entry);
4180         if (huge_ptep_set_access_flags(vma, haddr, ptep, entry,
4181                                                 flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4182                 update_mmu_cache(vma, haddr, ptep);
4183 out_put_page:
4184         if (page != pagecache_page)
4185                 unlock_page(page);
4186         put_page(page);
4187 out_ptl:
4188         spin_unlock(ptl);
4189
4190         if (pagecache_page) {
4191                 unlock_page(pagecache_page);
4192                 put_page(pagecache_page);
4193         }
4194 out_mutex:
4195         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
4196         /*
4197          * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
4198          * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
4199          * the page is not used after unlocked before returning from the current
4200          * page fault. So we are safe from accessing freed page, even if we wait
4201          * here without taking refcount.
4202          */
4203         if (need_wait_lock)
4204                 wait_on_page_locked(page);
4205         return ret;
4206 }
4207
4208 /*
4209  * Used by userfaultfd UFFDIO_COPY.  Based on mcopy_atomic_pte with
4210  * modifications for huge pages.
4211  */
4212 int hugetlb_mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
4213                             pte_t *dst_pte,
4214                             struct vm_area_struct *dst_vma,
4215                             unsigned long dst_addr,
4216                             unsigned long src_addr,
4217                             struct page **pagep)
4218 {
4219         struct address_space *mapping;
4220         pgoff_t idx;
4221         unsigned long size;
4222         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
4223         struct hstate *h = hstate_vma(dst_vma);
4224         pte_t _dst_pte;
4225         spinlock_t *ptl;
4226         int ret;
4227         struct page *page;
4228
4229         if (!*pagep) {
4230                 ret = -ENOMEM;
4231                 page = alloc_huge_page(dst_vma, dst_addr, 0);
4232                 if (IS_ERR(page))
4233                         goto out;
4234
4235                 ret = copy_huge_page_from_user(page,
4236                                                 (const void __user *) src_addr,
4237                                                 pages_per_huge_page(h), false);
4238
4239                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_sem */
4240                 if (unlikely(ret)) {
4241                         ret = -ENOENT;
4242                         *pagep = page;
4243                         /* don't free the page */
4244                         goto out;
4245                 }
4246         } else {
4247                 page = *pagep;
4248                 *pagep = NULL;
4249         }
4250
4251         /*
4252          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
4253          * preceding stores to the page contents become visible before
4254          * the set_pte_at() write.
4255          */
4256         __SetPageUptodate(page);
4257
4258         mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
4259         idx = vma_hugecache_offset(h, dst_vma, dst_addr);
4260
4261         /*
4262          * If shared, add to page cache
4263          */
4264         if (vm_shared) {
4265                 size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4266                 ret = -EFAULT;
4267                 if (idx >= size)
4268                         goto out_release_nounlock;
4269
4270                 /*
4271                  * Serialization between remove_inode_hugepages() and
4272                  * huge_add_to_page_cache() below happens through the
4273                  * hugetlb_fault_mutex_table that here must be hold by
4274                  * the caller.
4275                  */
4276                 ret = huge_add_to_page_cache(page, mapping, idx);
4277                 if (ret)
4278                         goto out_release_nounlock;
4279         }
4280
4281         ptl = huge_pte_lockptr(h, dst_mm, dst_pte);
4282         spin_lock(ptl);
4283
4284         /*
4285          * Recheck the i_size after holding PT lock to make sure not
4286          * to leave any page mapped (as page_mapped()) beyond the end
4287          * of the i_size (remove_inode_hugepages() is strict about
4288          * enforcing that). If we bail out here, we'll also leave a
4289          * page in the radix tree in the vm_shared case beyond the end
4290          * of the i_size, but remove_inode_hugepages() will take care
4291          * of it as soon as we drop the hugetlb_fault_mutex_table.
4292          */
4293         size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
4294         ret = -EFAULT;
4295         if (idx >= size)
4296                 goto out_release_unlock;
4297
4298         ret = -EEXIST;
4299         if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(dst_pte)))
4300                 goto out_release_unlock;
4301
4302         if (vm_shared) {
4303                 page_dup_rmap(page, true);
4304         } else {
4305                 ClearPagePrivate(page);
4306                 hugepage_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
4307         }
4308
4309         _dst_pte = make_huge_pte(dst_vma, page, dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4310         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
4311                 _dst_pte = huge_pte_mkdirty(_dst_pte);
4312         _dst_pte = pte_mkyoung(_dst_pte);
4313
4314         set_huge_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
4315
4316         (void)huge_ptep_set_access_flags(dst_vma, dst_addr, dst_pte, _dst_pte,
4317                                         dst_vma->vm_flags & VM_WRITE);
4318         hugetlb_count_add(pages_per_huge_page(h), dst_mm);
4319
4320         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4321         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
4322
4323         spin_unlock(ptl);
4324         set_page_huge_active(page);
4325         if (vm_shared)
4326                 unlock_page(page);
4327         ret = 0;
4328 out:
4329         return ret;
4330 out_release_unlock:
4331         spin_unlock(ptl);
4332         if (vm_shared)
4333                 unlock_page(page);
4334 out_release_nounlock:
4335         put_page(page);
4336         goto out;
4337 }
4338
4339 long follow_hugetlb_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
4340                          struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas,
4341                          unsigned long *position, unsigned long *nr_pages,
4342                          long i, unsigned int flags, int *nonblocking)
4343 {
4344         unsigned long pfn_offset;
4345         unsigned long vaddr = *position;
4346         unsigned long remainder = *nr_pages;
4347         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4348         int err = -EFAULT;
4349
4350         while (vaddr < vma->vm_end && remainder) {
4351                 pte_t *pte;
4352                 spinlock_t *ptl = NULL;
4353                 int absent;
4354                 struct page *page;
4355
4356                 /*
4357                  * If we have a pending SIGKILL, don't keep faulting pages and
4358                  * potentially allocating memory.
4359                  */
4360                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4361                         remainder = 0;
4362                         break;
4363                 }
4364
4365                 /*
4366                  * Some archs (sparc64, sh*) have multiple pte_ts to
4367                  * each hugepage.  We have to make sure we get the
4368                  * first, for the page indexing below to work.
4369                  *
4370                  * Note that page table lock is not held when pte is null.
4371                  */
4372                 pte = huge_pte_offset(mm, vaddr & huge_page_mask(h),
4373                                       huge_page_size(h));
4374                 if (pte)
4375                         ptl = huge_pte_lock(h, mm, pte);
4376                 absent = !pte || huge_pte_none(huge_ptep_get(pte));
4377
4378                 /*
4379                  * When coredumping, it suits get_dump_page if we just return
4380                  * an error where there's an empty slot with no huge pagecache
4381                  * to back it.  This way, we avoid allocating a hugepage, and
4382                  * the sparse dumpfile avoids allocating disk blocks, but its
4383                  * huge holes still show up with zeroes where they need to be.
4384                  */
4385                 if (absent && (flags & FOLL_DUMP) &&
4386                     !hugetlbfs_pagecache_present(h, vma, vaddr)) {
4387                         if (pte)
4388                                 spin_unlock(ptl);
4389                         remainder = 0;
4390                         break;
4391                 }
4392
4393                 /*
4394                  * We need call hugetlb_fault for both hugepages under migration
4395                  * (in which case hugetlb_fault waits for the migration,) and
4396                  * hwpoisoned hugepages (in which case we need to prevent the
4397                  * caller from accessing to them.) In order to do this, we use
4398                  * here is_swap_pte instead of is_hugetlb_entry_migration and
4399                  * is_hugetlb_entry_hwpoisoned. This is because it simply covers
4400                  * both cases, and because we can't follow correct pages
4401                  * directly from any kind of swap entries.
4402                  */
4403                 if (absent || is_swap_pte(huge_ptep_get(pte)) ||
4404                     ((flags & FOLL_WRITE) &&
4405                       !huge_pte_write(huge_ptep_get(pte)))) {
4406                         vm_fault_t ret;
4407                         unsigned int fault_flags = 0;
4408
4409                         if (pte)
4410                                 spin_unlock(ptl);
4411                         if (flags & FOLL_WRITE)
4412                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
4413                         if (nonblocking)
4414                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
4415                         if (flags & FOLL_NOWAIT)
4416                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
4417                                         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
4418                         if (flags & FOLL_TRIED) {
4419                                 VM_WARN_ON_ONCE(fault_flags &
4420                                                 FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY);
4421                                 fault_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
4422                         }
4423                         ret = hugetlb_fault(mm, vma, vaddr, fault_flags);
4424                         if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
4425                                 err = vm_fault_to_errno(ret, flags);
4426                                 remainder = 0;
4427                                 break;
4428                         }
4429                         if (ret & VM_FAULT_RETRY) {
4430                                 if (nonblocking &&
4431                                     !(fault_flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT))
4432                                         *nonblocking = 0;
4433                                 *nr_pages = 0;
4434                                 /*
4435                                  * VM_FAULT_RETRY must not return an
4436                                  * error, it will return zero
4437                                  * instead.
4438                                  *
4439                                  * No need to update "position" as the
4440                                  * caller will not check it after
4441                                  * *nr_pages is set to 0.
4442                                  */
4443                                 return i;
4444                         }
4445                         continue;
4446                 }
4447
4448                 pfn_offset = (vaddr & ~huge_page_mask(h)) >> PAGE_SHIFT;
4449                 page = pte_page(huge_ptep_get(pte));
4450
4451                 /*
4452                  * Instead of doing 'try_get_page()' below in the same_page
4453                  * loop, just check the count once here.
4454                  */
4455                 if (unlikely(page_count(page) <= 0)) {
4456                         if (pages) {
4457                                 spin_unlock(ptl);
4458                                 remainder = 0;
4459                                 err = -ENOMEM;
4460                                 break;
4461                         }
4462                 }
4463 same_page:
4464                 if (pages) {
4465                         pages[i] = mem_map_offset(page, pfn_offset);
4466                         get_page(pages[i]);
4467                 }
4468
4469                 if (vmas)
4470                         vmas[i] = vma;
4471
4472                 vaddr += PAGE_SIZE;
4473                 ++pfn_offset;
4474                 --remainder;
4475                 ++i;
4476                 if (vaddr < vma->vm_end && remainder &&
4477                                 pfn_offset < pages_per_huge_page(h)) {
4478                         /*
4479                          * We use pfn_offset to avoid touching the pageframes
4480                          * of this compound page.
4481                          */
4482                         goto same_page;
4483                 }
4484                 spin_unlock(ptl);
4485         }
4486         *nr_pages = remainder;
4487         /*
4488          * setting position is actually required only if remainder is
4489          * not zero but it's faster not to add a "if (remainder)"
4490          * branch.
4491          */
4492         *position = vaddr;
4493
4494         return i ? i : err;
4495 }
4496
4497 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
4498 /*
4499  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
4500  * implement this.
4501  */
4502 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
4503 #endif
4504
4505 unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
4506                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot)
4507 {
4508         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
4509         unsigned long start = address;
4510         pte_t *ptep;
4511         pte_t pte;
4512         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
4513         unsigned long pages = 0;
4514         bool shared_pmd = false;
4515         struct mmu_notifier_range range;
4516
4517         /*
4518          * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
4519          * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
4520          * range if PMD sharing is possible.
4521          */
4522         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_VMA,
4523                                 0, vma, mm, start, end);
4524         adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
4525
4526         BUG_ON(address >= end);
4527         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
4528
4529         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
4530         i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4531         for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
4532                 spinlock_t *ptl;
4533                 ptep = huge_pte_offset(mm, address, huge_page_size(h));
4534                 if (!ptep)
4535                         continue;
4536                 ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
4537                 if (huge_pmd_unshare(mm, &address, ptep)) {
4538                         pages++;
4539                         spin_unlock(ptl);
4540                         shared_pmd = true;
4541                         continue;
4542                 }
4543                 pte = huge_ptep_get(ptep);
4544                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte))) {
4545                         spin_unlock(ptl);
4546                         continue;
4547                 }
4548                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
4549                         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
4550
4551                         if (is_write_migration_entry(entry)) {
4552                                 pte_t newpte;
4553
4554                                 make_migration_entry_read(&entry);
4555                                 newpte = swp_entry_to_pte(entry);
4556                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address, ptep,
4557                                                      newpte, huge_page_size(h));
4558                                 pages++;
4559                         }
4560                         spin_unlock(ptl);
4561                         continue;
4562                 }
4563                 if (!huge_pte_none(pte)) {
4564                         pte_t old_pte;
4565
4566                         old_pte = huge_ptep_modify_prot_start(vma, address, ptep);
4567                         pte = pte_mkhuge(huge_pte_modify(old_pte, newprot));
4568                         pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, NULL, 0);
4569                         huge_ptep_modify_prot_commit(vma, address, ptep, old_pte, pte);
4570                         pages++;
4571                 }
4572                 spin_unlock(ptl);
4573         }
4574         /*
4575          * Must flush TLB before releasing i_mmap_rwsem: x86's huge_pmd_unshare
4576          * may have cleared our pud entry and done put_page on the page table:
4577          * once we release i_mmap_rwsem, another task can do the final put_page
4578          * and that page table be reused and filled with junk.  If we actually
4579          * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
4580          */
4581         if (shared_pmd)
4582                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
4583         else
4584                 flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
4585         /*
4586          * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() we are downgrading
4587          * page table protection not changing it to point to a new page.
4588          *
4589          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
4590          */
4591         i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
4592         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
4593
4594         return pages << h->order;
4595 }
4596
4597 int hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode,
4598                                         long from, long to,
4599                                         struct vm_area_struct *vma,
4600                                         vm_flags_t vm_flags)
4601 {
4602         long ret, chg;
4603         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4604         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4605         struct resv_map *resv_map;
4606         long gbl_reserve;
4607
4608         /* This should never happen */
4609         if (from > to) {
4610                 VM_WARN(1, "%s called with a negative range\n", __func__);
4611                 return -EINVAL;
4612         }
4613
4614         /*
4615          * Only apply hugepage reservation if asked. At fault time, an
4616          * attempt will be made for VM_NORESERVE to allocate a page
4617          * without using reserves
4618          */
4619         if (vm_flags & VM_NORESERVE)
4620                 return 0;
4621
4622         /*
4623          * Shared mappings base their reservation on the number of pages that
4624          * are already allocated on behalf of the file. Private mappings need
4625          * to reserve the full area even if read-only as mprotect() may be
4626          * called to make the mapping read-write. Assume !vma is a shm mapping
4627          */
4628         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4629                 /*
4630                  * resv_map can not be NULL as hugetlb_reserve_pages is only
4631                  * called for inodes for which resv_maps were created (see
4632                  * hugetlbfs_get_inode).
4633                  */
4634                 resv_map = inode_resv_map(inode);
4635
4636                 chg = region_chg(resv_map, from, to);
4637
4638         } else {
4639                 resv_map = resv_map_alloc();
4640                 if (!resv_map)
4641                         return -ENOMEM;
4642
4643                 chg = to - from;
4644
4645                 set_vma_resv_map(vma, resv_map);
4646                 set_vma_resv_flags(vma, HPAGE_RESV_OWNER);
4647         }
4648
4649         if (chg < 0) {
4650                 ret = chg;
4651                 goto out_err;
4652         }
4653
4654         /*
4655          * There must be enough pages in the subpool for the mapping. If
4656          * the subpool has a minimum size, there may be some global
4657          * reservations already in place (gbl_reserve).
4658          */
4659         gbl_reserve = hugepage_subpool_get_pages(spool, chg);
4660         if (gbl_reserve < 0) {
4661                 ret = -ENOSPC;
4662                 goto out_err;
4663         }
4664
4665         /*
4666          * Check enough hugepages are available for the reservation.
4667          * Hand the pages back to the subpool if there are not
4668          */
4669         ret = hugetlb_acct_memory(h, gbl_reserve);
4670         if (ret < 0) {
4671                 /* put back original number of pages, chg */
4672                 (void)hugepage_subpool_put_pages(spool, chg);
4673                 goto out_err;
4674         }
4675
4676         /*
4677          * Account for the reservations made. Shared mappings record regions
4678          * that have reservations as they are shared by multiple VMAs.
4679          * When the last VMA disappears, the region map says how much
4680          * the reservation was and the page cache tells how much of
4681          * the reservation was consumed. Private mappings are per-VMA and
4682          * only the consumed reservations are tracked. When the VMA
4683          * disappears, the original reservation is the VMA size and the
4684          * consumed reservations are stored in the map. Hence, nothing
4685          * else has to be done for private mappings here
4686          */
4687         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) {
4688                 long add = region_add(resv_map, from, to);
4689
4690                 if (unlikely(chg > add)) {
4691                         /*
4692                          * pages in this range were added to the reserve
4693                          * map between region_chg and region_add.  This
4694                          * indicates a race with alloc_huge_page.  Adjust
4695                          * the subpool and reserve counts modified above
4696                          * based on the difference.
4697                          */
4698                         long rsv_adjust;
4699
4700                         rsv_adjust = hugepage_subpool_put_pages(spool,
4701                                                                 chg - add);
4702                         hugetlb_acct_memory(h, -rsv_adjust);
4703                 }
4704         }
4705         return 0;
4706 out_err:
4707         if (!vma || vma->vm_flags & VM_MAYSHARE)
4708                 /* Don't call region_abort if region_chg failed */
4709                 if (chg >= 0)
4710                         region_abort(resv_map, from, to);
4711         if (vma && is_vma_resv_set(vma, HPAGE_RESV_OWNER))
4712                 kref_put(&resv_map->refs, resv_map_release);
4713         return ret;
4714 }
4715
4716 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
4717                                                                 long freed)
4718 {
4719         struct hstate *h = hstate_inode(inode);
4720         struct resv_map *resv_map = inode_resv_map(inode);
4721         long chg = 0;
4722         struct hugepage_subpool *spool = subpool_inode(inode);
4723         long gbl_reserve;
4724
4725         /*
4726          * Since this routine can be called in the evict inode path for all
4727          * hugetlbfs inodes, resv_map could be NULL.
4728          */
4729         if (resv_map) {
4730                 chg = region_del(resv_map, start, end);
4731                 /*
4732                  * region_del() can fail in the rare case where a region
4733                  * must be split and another region descriptor can not be
4734                  * allocated.  If end == LONG_MAX, it will not fail.
4735                  */
4736                 if (chg < 0)
4737                         return chg;
4738         }
4739
4740         spin_lock(&inode->i_lock);
4741         inode->i_blocks -= (blocks_per_huge_page(h) * freed);
4742         spin_unlock(&inode->i_lock);
4743
4744         /*
4745          * If the subpool has a minimum size, the number of global
4746          * reservations to be released may be adjusted.
4747          */
4748         gbl_reserve = hugepage_subpool_put_pages(spool, (chg - freed));
4749         hugetlb_acct_memory(h, -gbl_reserve);
4750
4751         return 0;
4752 }
4753
4754 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
4755 static unsigned long page_table_shareable(struct vm_area_struct *svma,
4756                                 struct vm_area_struct *vma,
4757                                 unsigned long addr, pgoff_t idx)
4758 {
4759         unsigned long saddr = ((idx - svma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT) +
4760                                 svma->vm_start;
4761         unsigned long sbase = saddr & PUD_MASK;
4762         unsigned long s_end = sbase + PUD_SIZE;
4763
4764         /* Allow segments to share if only one is marked locked */
4765         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4766         unsigned long svm_flags = svma->vm_flags & VM_LOCKED_CLEAR_MASK;
4767
4768         /*
4769          * match the virtual addresses, permission and the alignment of the
4770          * page table page.
4771          */
4772         if (pmd_index(addr) != pmd_index(saddr) ||
4773             vm_flags != svm_flags ||
4774             sbase < svma->vm_start || svma->vm_end < s_end)
4775                 return 0;
4776
4777         return saddr;
4778 }
4779
4780 static bool vma_shareable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
4781 {
4782         unsigned long base = addr & PUD_MASK;
4783         unsigned long end = base + PUD_SIZE;
4784
4785         /*
4786          * check on proper vm_flags and page table alignment
4787          */
4788         if (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE && range_in_vma(vma, base, end))
4789                 return true;
4790         return false;
4791 }
4792
4793 /*
4794  * Determine if start,end range within vma could be mapped by shared pmd.
4795  * If yes, adjust start and end to cover range associated with possible
4796  * shared pmd mappings.
4797  */
4798 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4799                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4800 {
4801         unsigned long check_addr = *start;
4802
4803         if (!(vma->vm_flags & VM_MAYSHARE))
4804                 return;
4805
4806         for (check_addr = *start; check_addr < *end; check_addr += PUD_SIZE) {
4807                 unsigned long a_start = check_addr & PUD_MASK;
4808                 unsigned long a_end = a_start + PUD_SIZE;
4809
4810                 /*
4811                  * If sharing is possible, adjust start/end if necessary.
4812                  */
4813                 if (range_in_vma(vma, a_start, a_end)) {
4814                         if (a_start < *start)
4815                                 *start = a_start;
4816                         if (a_end > *end)
4817                                 *end = a_end;
4818                 }
4819         }
4820 }
4821
4822 /*
4823  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
4824  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
4825  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
4826  * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
4827  * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
4828  * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
4829  * bad pmd for sharing.
4830  */
4831 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4832 {
4833         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
4834         struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
4835         pgoff_t idx = ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) +
4836                         vma->vm_pgoff;
4837         struct vm_area_struct *svma;
4838         unsigned long saddr;
4839         pte_t *spte = NULL;
4840         pte_t *pte;
4841         spinlock_t *ptl;
4842
4843         if (!vma_shareable(vma, addr))
4844                 return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4845
4846         i_mmap_lock_write(mapping);
4847         vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
4848                 if (svma == vma)
4849                         continue;
4850
4851                 saddr = page_table_shareable(svma, vma, addr, idx);
4852                 if (saddr) {
4853                         spte = huge_pte_offset(svma->vm_mm, saddr,
4854                                                vma_mmu_pagesize(svma));
4855                         if (spte) {
4856                                 get_page(virt_to_page(spte));
4857                                 break;
4858                         }
4859                 }
4860         }
4861
4862         if (!spte)
4863                 goto out;
4864
4865         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), mm, spte);
4866         if (pud_none(*pud)) {
4867                 pud_populate(mm, pud,
4868                                 (pmd_t *)((unsigned long)spte & PAGE_MASK));
4869                 mm_inc_nr_pmds(mm);
4870         } else {
4871                 put_page(virt_to_page(spte));
4872         }
4873         spin_unlock(ptl);
4874 out:
4875         pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4876         i_mmap_unlock_write(mapping);
4877         return pte;
4878 }
4879
4880 /*
4881  * unmap huge page backed by shared pte.
4882  *
4883  * Hugetlb pte page is ref counted at the time of mapping.  If pte is shared
4884  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
4885  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
4886  *
4887  * called with page table lock held.
4888  *
4889  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
4890  *          0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user
4891  */
4892 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4893 {
4894         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, *addr);
4895         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, *addr);
4896         pud_t *pud = pud_offset(p4d, *addr);
4897
4898         BUG_ON(page_count(virt_to_page(ptep)) == 0);
4899         if (page_count(virt_to_page(ptep)) == 1)
4900                 return 0;
4901
4902         pud_clear(pud);
4903         put_page(virt_to_page(ptep));
4904         mm_dec_nr_pmds(mm);
4905         *addr = ALIGN(*addr, HPAGE_SIZE * PTRS_PER_PTE) - HPAGE_SIZE;
4906         return 1;
4907 }
4908 #define want_pmd_share()        (1)
4909 #else /* !CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4910 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
4911 {
4912         return NULL;
4913 }
4914
4915 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, unsigned long *addr, pte_t *ptep)
4916 {
4917         return 0;
4918 }
4919
4920 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
4921                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
4922 {
4923 }
4924 #define want_pmd_share()        (0)
4925 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE */
4926
4927 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB
4928 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm,
4929                         unsigned long addr, unsigned long sz)
4930 {
4931         pgd_t *pgd;
4932         p4d_t *p4d;
4933         pud_t *pud;
4934         pte_t *pte = NULL;
4935
4936         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4937         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
4938         if (!p4d)
4939                 return NULL;
4940         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
4941         if (pud) {
4942                 if (sz == PUD_SIZE) {
4943                         pte = (pte_t *)pud;
4944                 } else {
4945                         BUG_ON(sz != PMD_SIZE);
4946                         if (want_pmd_share() && pud_none(*pud))
4947                                 pte = huge_pmd_share(mm, addr, pud);
4948                         else
4949                                 pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
4950                 }
4951         }
4952         BUG_ON(pte && pte_present(*pte) && !pte_huge(*pte));
4953
4954         return pte;
4955 }
4956
4957 /*
4958  * huge_pte_offset() - Walk the page table to resolve the hugepage
4959  * entry at address @addr
4960  *
4961  * Return: Pointer to page table or swap entry (PUD or PMD) for
4962  * address @addr, or NULL if a p*d_none() entry is encountered and the
4963  * size @sz doesn't match the hugepage size at this level of the page
4964  * table.
4965  */
4966 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
4967                        unsigned long addr, unsigned long sz)
4968 {
4969         pgd_t *pgd;
4970         p4d_t *p4d;
4971         pud_t *pud;
4972         pmd_t *pmd;
4973
4974         pgd = pgd_offset(mm, addr);
4975         if (!pgd_present(*pgd))
4976                 return NULL;
4977         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
4978         if (!p4d_present(*p4d))
4979                 return NULL;
4980
4981         pud = pud_offset(p4d, addr);
4982         if (sz != PUD_SIZE && pud_none(*pud))
4983                 return NULL;
4984         /* hugepage or swap? */
4985         if (pud_huge(*pud) || !pud_present(*pud))
4986                 return (pte_t *)pud;
4987
4988         pmd = pmd_offset(pud, addr);
4989         if (sz != PMD_SIZE && pmd_none(*pmd))
4990                 return NULL;
4991         /* hugepage or swap? */
4992         if (pmd_huge(*pmd) || !pmd_present(*pmd))
4993                 return (pte_t *)pmd;
4994
4995         return NULL;
4996 }
4997
4998 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_GENERAL_HUGETLB */
4999
5000 /*
5001  * These functions are overwritable if your architecture needs its own
5002  * behavior.
5003  */
5004 struct page * __weak
5005 follow_huge_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5006                               int write)
5007 {
5008         return ERR_PTR(-EINVAL);
5009 }
5010
5011 struct page * __weak
5012 follow_huge_pd(struct vm_area_struct *vma,
5013                unsigned long address, hugepd_t hpd, int flags, int pdshift)
5014 {
5015         WARN(1, "hugepd follow called with no support for hugepage directory format\n");
5016         return NULL;
5017 }
5018
5019 struct page * __weak
5020 follow_huge_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5021                 pmd_t *pmd, int flags)
5022 {
5023         struct page *page = NULL;
5024         spinlock_t *ptl;
5025         pte_t pte;
5026 retry:
5027         ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
5028         spin_lock(ptl);
5029         /*
5030          * make sure that the address range covered by this pmd is not
5031          * unmapped from other threads.
5032          */
5033         if (!pmd_huge(*pmd))
5034                 goto out;
5035         pte = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
5036         if (pte_present(pte)) {
5037                 page = pmd_page(*pmd) + ((address & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5038                 if (flags & FOLL_GET)
5039                         get_page(page);
5040         } else {
5041                 if (is_hugetlb_entry_migration(pte)) {
5042                         spin_unlock(ptl);
5043                         __migration_entry_wait(mm, (pte_t *)pmd, ptl);
5044                         goto retry;
5045                 }
5046                 /*
5047                  * hwpoisoned entry is treated as no_page_table in
5048                  * follow_page_mask().
5049                  */
5050         }
5051 out:
5052         spin_unlock(ptl);
5053         return page;
5054 }
5055
5056 struct page * __weak
5057 follow_huge_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5058                 pud_t *pud, int flags)
5059 {
5060         if (flags & FOLL_GET)
5061                 return NULL;
5062
5063         return pte_page(*(pte_t *)pud) + ((address & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5064 }
5065
5066 struct page * __weak
5067 follow_huge_pgd(struct mm_struct *mm, unsigned long address, pgd_t *pgd, int flags)
5068 {
5069         if (flags & FOLL_GET)
5070                 return NULL;
5071
5072         return pte_page(*(pte_t *)pgd) + ((address & ~PGDIR_MASK) >> PAGE_SHIFT);
5073 }
5074
5075 bool isolate_huge_page(struct page *page, struct list_head *list)
5076 {
5077         bool ret = true;
5078
5079         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5080         spin_lock(&hugetlb_lock);
5081         if (!page_huge_active(page) || !get_page_unless_zero(page)) {
5082                 ret = false;
5083                 goto unlock;
5084         }
5085         clear_page_huge_active(page);
5086         list_move_tail(&page->lru, list);
5087 unlock:
5088         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5089         return ret;
5090 }
5091
5092 void putback_active_hugepage(struct page *page)
5093 {
5094         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
5095         spin_lock(&hugetlb_lock);
5096         set_page_huge_active(page);
5097         list_move_tail(&page->lru, &(page_hstate(page))->hugepage_activelist);
5098         spin_unlock(&hugetlb_lock);
5099         put_page(page);
5100 }
5101
5102 void move_hugetlb_state(struct page *oldpage, struct page *newpage, int reason)
5103 {
5104         struct hstate *h = page_hstate(oldpage);
5105
5106         hugetlb_cgroup_migrate(oldpage, newpage);
5107         set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
5108
5109         /*
5110          * transfer temporary state of the new huge page. This is
5111          * reverse to other transitions because the newpage is going to
5112          * be final while the old one will be freed so it takes over
5113          * the temporary status.
5114          *
5115          * Also note that we have to transfer the per-node surplus state
5116          * here as well otherwise the global surplus count will not match
5117          * the per-node's.
5118          */
5119         if (PageHugeTemporary(newpage)) {
5120                 int old_nid = page_to_nid(oldpage);
5121                 int new_nid = page_to_nid(newpage);
5122
5123                 SetPageHugeTemporary(oldpage);
5124                 ClearPageHugeTemporary(newpage);
5125
5126                 spin_lock(&hugetlb_lock);
5127                 if (h->surplus_huge_pages_node[old_nid]) {
5128                         h->surplus_huge_pages_node[old_nid]--;
5129                         h->surplus_huge_pages_node[new_nid]++;
5130                 }
5131                 spin_unlock(&hugetlb_lock);
5132         }
5133 }