mm: fix panic caused by __page_handle_poison()
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/mman.h>
25 #include <linux/pagemap.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/uio.h>
28 #include <linux/error-injection.h>
29 #include <linux/hash.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/cleancache.h>
39 #include <linux/shmem_fs.h>
40 #include <linux/rmap.h>
41 #include <linux/delayacct.h>
42 #include <linux/psi.h>
43 #include <linux/ramfs.h>
44 #include <linux/page_idle.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include "internal.h"
48
49 #define CREATE_TRACE_POINTS
50 #include <trace/events/filemap.h>
51
52 /*
53  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
54  */
55 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
56
57 #include <asm/mman.h>
58
59 /*
60  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
61  * though.
62  *
63  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
64  *
65  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
66  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
67  *
68  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
69  */
70
71 /*
72  * Lock ordering:
73  *
74  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
75  *    ->private_lock            (__free_pte->__set_page_dirty_buffers)
76  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
77  *        ->i_pages lock
78  *
79  *  ->i_mutex
80  *    ->i_mmap_rwsem            (truncate->unmap_mapping_range)
81  *
82  *  ->mmap_lock
83  *    ->i_mmap_rwsem
84  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
85  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
86  *
87  *  ->mmap_lock
88  *    ->lock_page               (access_process_vm)
89  *
90  *  ->i_mutex                   (generic_perform_write)
91  *    ->mmap_lock               (fault_in_pages_readable->do_page_fault)
92  *
93  *  bdi->wb.list_lock
94  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
95  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
96  *
97  *  ->i_mmap_rwsem
98  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
99  *
100  *  ->anon_vma.lock
101  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
102  *
103  *  ->page_table_lock or pte_lock
104  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
105  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
106  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
107  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
108  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
109  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
110  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
111  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
112  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
113  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
114  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
115  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
116  *    ->private_lock            (zap_pte_range->__set_page_dirty_buffers)
117  *
118  * ->i_mmap_rwsem
119  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
120  */
121
122 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
123                                    struct page *page, void *shadow)
124 {
125         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page->index);
126         unsigned int nr = 1;
127
128         mapping_set_update(&xas, mapping);
129
130         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
131         if (!PageHuge(page)) {
132                 xas_set_order(&xas, page->index, compound_order(page));
133                 nr = compound_nr(page);
134         }
135
136         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
137         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
138         VM_BUG_ON_PAGE(nr != 1 && shadow, page);
139
140         xas_store(&xas, shadow);
141         xas_init_marks(&xas);
142
143         page->mapping = NULL;
144         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
145         mapping->nrpages -= nr;
146 }
147
148 static void unaccount_page_cache_page(struct address_space *mapping,
149                                       struct page *page)
150 {
151         int nr;
152
153         /*
154          * if we're uptodate, flush out into the cleancache, otherwise
155          * invalidate any existing cleancache entries.  We can't leave
156          * stale data around in the cleancache once our page is gone
157          */
158         if (PageUptodate(page) && PageMappedToDisk(page))
159                 cleancache_put_page(page);
160         else
161                 cleancache_invalidate_page(mapping, page);
162
163         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
164         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapped(page), page);
165         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(page_mapped(page))) {
166                 int mapcount;
167
168                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
169                          current->comm, page_to_pfn(page));
170                 dump_page(page, "still mapped when deleted");
171                 dump_stack();
172                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
173
174                 mapcount = page_mapcount(page);
175                 if (mapping_exiting(mapping) &&
176                     page_count(page) >= mapcount + 2) {
177                         /*
178                          * All vmas have already been torn down, so it's
179                          * a good bet that actually the page is unmapped,
180                          * and we'd prefer not to leak it: if we're wrong,
181                          * some other bad page check should catch it later.
182                          */
183                         page_mapcount_reset(page);
184                         page_ref_sub(page, mapcount);
185                 }
186         }
187
188         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
189         if (PageHuge(page))
190                 return;
191
192         nr = thp_nr_pages(page);
193
194         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES, -nr);
195         if (PageSwapBacked(page)) {
196                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM, -nr);
197                 if (PageTransHuge(page))
198                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_THPS, -nr);
199         } else if (PageTransHuge(page)) {
200                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_THPS, -nr);
201                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
202         }
203
204         /*
205          * At this point page must be either written or cleaned by
206          * truncate.  Dirty page here signals a bug and loss of
207          * unwritten data.
208          *
209          * This fixes dirty accounting after removing the page entirely
210          * but leaves PageDirty set: it has no effect for truncated
211          * page and anyway will be cleared before returning page into
212          * buddy allocator.
213          */
214         if (WARN_ON_ONCE(PageDirty(page)))
215                 account_page_cleaned(page, mapping, inode_to_wb(mapping->host));
216 }
217
218 /*
219  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
220  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
221  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
222  */
223 void __delete_from_page_cache(struct page *page, void *shadow)
224 {
225         struct address_space *mapping = page->mapping;
226
227         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(page);
228
229         unaccount_page_cache_page(mapping, page);
230         page_cache_delete(mapping, page, shadow);
231 }
232
233 static void page_cache_free_page(struct address_space *mapping,
234                                 struct page *page)
235 {
236         void (*freepage)(struct page *);
237
238         freepage = mapping->a_ops->freepage;
239         if (freepage)
240                 freepage(page);
241
242         if (PageTransHuge(page) && !PageHuge(page)) {
243                 page_ref_sub(page, thp_nr_pages(page));
244                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) <= 0, page);
245         } else {
246                 put_page(page);
247         }
248 }
249
250 /**
251  * delete_from_page_cache - delete page from page cache
252  * @page: the page which the kernel is trying to remove from page cache
253  *
254  * This must be called only on pages that have been verified to be in the page
255  * cache and locked.  It will never put the page into the free list, the caller
256  * has a reference on the page.
257  */
258 void delete_from_page_cache(struct page *page)
259 {
260         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
261
262         BUG_ON(!PageLocked(page));
263         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
264         __delete_from_page_cache(page, NULL);
265         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
266
267         page_cache_free_page(mapping, page);
268 }
269 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
270
271 /*
272  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
273  * @mapping: the mapping to which pages belong
274  * @pvec: pagevec with pages to delete
275  *
276  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
277  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index
278  * and is optimised for it to be dense.
279  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
280  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
281  * @pvec.
282  *
283  * The function expects the i_pages lock to be held.
284  */
285 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
286                              struct pagevec *pvec)
287 {
288         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
289         int total_pages = 0;
290         int i = 0;
291         struct page *page;
292
293         mapping_set_update(&xas, mapping);
294         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
295                 if (i >= pagevec_count(pvec))
296                         break;
297
298                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
299                 if (xa_is_value(page))
300                         continue;
301                 /*
302                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
303                  * pages locked so they are protected from being removed.
304                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
305                  * means our page has been removed, which shouldn't be
306                  * possible because we're holding the PageLock.
307                  */
308                 if (page != pvec->pages[i]) {
309                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index > pvec->pages[i]->index,
310                                         page);
311                         continue;
312                 }
313
314                 WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
315
316                 if (page->index == xas.xa_index)
317                         page->mapping = NULL;
318                 /* Leave page->index set: truncation lookup relies on it */
319
320                 /*
321                  * Move to the next page in the vector if this is a regular
322                  * page or the index is of the last sub-page of this compound
323                  * page.
324                  */
325                 if (page->index + compound_nr(page) - 1 == xas.xa_index)
326                         i++;
327                 xas_store(&xas, NULL);
328                 total_pages++;
329         }
330         mapping->nrpages -= total_pages;
331 }
332
333 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
334                                   struct pagevec *pvec)
335 {
336         int i;
337
338         if (!pagevec_count(pvec))
339                 return;
340
341         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
342         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
343                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
344
345                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
346         }
347         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
348         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
349
350         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
351                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
352 }
353
354 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
355 {
356         int ret = 0;
357         /* Check for outstanding write errors */
358         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
359             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
360                 ret = -ENOSPC;
361         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
362             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
363                 ret = -EIO;
364         return ret;
365 }
366 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
367
368 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
369 {
370         /* Check for outstanding write errors */
371         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
372                 return -EIO;
373         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
374                 return -ENOSPC;
375         return 0;
376 }
377
378 /**
379  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
380  * @mapping:    address space structure to write
381  * @start:      offset in bytes where the range starts
382  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
383  * @sync_mode:  enable synchronous operation
384  *
385  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
386  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
387  *
388  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
389  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
390  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
391  * be waited upon, and not just skipped over.
392  *
393  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
394  */
395 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
396                                 loff_t end, int sync_mode)
397 {
398         int ret;
399         struct writeback_control wbc = {
400                 .sync_mode = sync_mode,
401                 .nr_to_write = LONG_MAX,
402                 .range_start = start,
403                 .range_end = end,
404         };
405
406         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
407             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
408                 return 0;
409
410         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
411         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
412         wbc_detach_inode(&wbc);
413         return ret;
414 }
415
416 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
417         int sync_mode)
418 {
419         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
420 }
421
422 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
423 {
424         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
425 }
426 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
427
428 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
429                                 loff_t end)
430 {
431         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
432 }
433 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
434
435 /**
436  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
437  * @mapping:    target address_space
438  *
439  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
440  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
441  *
442  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
443  */
444 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
445 {
446         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
449
450 /**
451  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
452  * @mapping:           address space within which to check
453  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
454  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
455  *
456  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
457  * direct writing in this range will trigger a writeback.
458  *
459  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
460  * %false otherwise.
461  */
462 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
463                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
464 {
465         struct page *page;
466         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
467         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
468
469         if (end_byte < start_byte)
470                 return false;
471
472         rcu_read_lock();
473         for (;;) {
474                 page = xas_find(&xas, max);
475                 if (xas_retry(&xas, page))
476                         continue;
477                 /* Shadow entries don't count */
478                 if (xa_is_value(page))
479                         continue;
480                 /*
481                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
482                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
483                  * there was a page here recently.
484                  */
485                 break;
486         }
487         rcu_read_unlock();
488
489         return page != NULL;
490 }
491 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
492
493 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
494                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
495 {
496         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
497         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
498         struct pagevec pvec;
499         int nr_pages;
500
501         if (end_byte < start_byte)
502                 return;
503
504         pagevec_init(&pvec);
505         while (index <= end) {
506                 unsigned i;
507
508                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
509                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
510                 if (!nr_pages)
511                         break;
512
513                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
514                         struct page *page = pvec.pages[i];
515
516                         wait_on_page_writeback(page);
517                         ClearPageError(page);
518                 }
519                 pagevec_release(&pvec);
520                 cond_resched();
521         }
522 }
523
524 /**
525  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
526  * @mapping:            address space structure to wait for
527  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
528  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
529  *
530  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
531  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
532  * the address space and return it.
533  *
534  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
535  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
536  * reporting the error.
537  *
538  * Return: error status of the address space.
539  */
540 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
541                             loff_t end_byte)
542 {
543         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
544         return filemap_check_errors(mapping);
545 }
546 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
547
548 /**
549  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
550  * @mapping:            address space structure to wait for
551  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
552  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
553  *
554  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
555  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
556  * this function does not clear error status of the address space.
557  *
558  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
559  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
560  * fsfreeze(8)
561  */
562 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
563                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
564 {
565         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
566         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
567 }
568 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
569
570 /**
571  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
572  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
573  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
574  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
575  *
576  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
577  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
578  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
579  *
580  * Since the error status of the file is advanced by this function,
581  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
582  * reporting the error.
583  *
584  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
585  */
586 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
587 {
588         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
589
590         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
591         return file_check_and_advance_wb_err(file);
592 }
593 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
594
595 /**
596  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
597  * @mapping: address space structure to wait for
598  *
599  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
600  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
601  * does not clear error status of the address space.
602  *
603  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
604  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
605  * fsfreeze(8)
606  *
607  * Return: error status of the address space.
608  */
609 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
610 {
611         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
612         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
613 }
614 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
615
616 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
617 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
618 {
619         return mapping->nrpages;
620 }
621
622 /**
623  * filemap_range_needs_writeback - check if range potentially needs writeback
624  * @mapping:           address space within which to check
625  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
626  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
627  *
628  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
629  * direct writing in this range will trigger a writeback. Used by O_DIRECT
630  * read/write with IOCB_NOWAIT, to see if the caller needs to do
631  * filemap_write_and_wait_range() before proceeding.
632  *
633  * Return: %true if the caller should do filemap_write_and_wait_range() before
634  * doing O_DIRECT to a page in this range, %false otherwise.
635  */
636 bool filemap_range_needs_writeback(struct address_space *mapping,
637                                    loff_t start_byte, loff_t end_byte)
638 {
639         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
640         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
641         struct page *page;
642
643         if (!mapping_needs_writeback(mapping))
644                 return false;
645         if (!mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY) &&
646             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK))
647                 return false;
648         if (end_byte < start_byte)
649                 return false;
650
651         rcu_read_lock();
652         xas_for_each(&xas, page, max) {
653                 if (xas_retry(&xas, page))
654                         continue;
655                 if (xa_is_value(page))
656                         continue;
657                 if (PageDirty(page) || PageLocked(page) || PageWriteback(page))
658                         break;
659         }
660         rcu_read_unlock();
661         return page != NULL;
662 }
663 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_needs_writeback);
664
665 /**
666  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
667  * @mapping:    the address_space for the pages
668  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
669  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
670  *
671  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
672  *
673  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
674  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
675  *
676  * Return: error status of the address space.
677  */
678 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
679                                  loff_t lstart, loff_t lend)
680 {
681         int err = 0;
682
683         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
684                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
685                                                  WB_SYNC_ALL);
686                 /*
687                  * Even if the above returned error, the pages may be
688                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
689                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
690                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
691                  */
692                 if (err != -EIO) {
693                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
694                                                 lstart, lend);
695                         if (!err)
696                                 err = err2;
697                 } else {
698                         /* Clear any previously stored errors */
699                         filemap_check_errors(mapping);
700                 }
701         } else {
702                 err = filemap_check_errors(mapping);
703         }
704         return err;
705 }
706 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
707
708 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
709 {
710         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
711
712         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
713 }
714 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
715
716 /**
717  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
718  *                                 and advance wb_err to current one
719  * @file: struct file on which the error is being reported
720  *
721  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
722  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
723  * since the file was opened if there haven't been any).
724  *
725  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
726  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
727  *
728  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
729  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
730  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
731  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
732  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
733  *
734  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
735  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
736  * the latest value swapped in for this file descriptor.
737  *
738  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
739  */
740 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
741 {
742         int err = 0;
743         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
744         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
745
746         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
747         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
748                 /* Something changed, must use slow path */
749                 spin_lock(&file->f_lock);
750                 old = file->f_wb_err;
751                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
752                                                 &file->f_wb_err);
753                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
754                 spin_unlock(&file->f_lock);
755         }
756
757         /*
758          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
759          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
760          * that the legacy code would have had on these flags.
761          */
762         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
763         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
764         return err;
765 }
766 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
767
768 /**
769  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
770  * @file:       file pointing to address_space with pages
771  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
772  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
773  *
774  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
775  *
776  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
777  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
778  *
779  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
780  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
781  *
782  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
783  */
784 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
785 {
786         int err = 0, err2;
787         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
788
789         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
790                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
791                                                  WB_SYNC_ALL);
792                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
793                 if (err != -EIO)
794                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
795         }
796         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
797         if (!err)
798                 err = err2;
799         return err;
800 }
801 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
802
803 /**
804  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
805  * @old:        page to be replaced
806  * @new:        page to replace with
807  *
808  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
809  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
810  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
811  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
812  * caller must do that.
813  *
814  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
815  */
816 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
817 {
818         struct address_space *mapping = old->mapping;
819         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
820         pgoff_t offset = old->index;
821         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
822
823         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
824         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
825         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
826
827         get_page(new);
828         new->mapping = mapping;
829         new->index = offset;
830
831         mem_cgroup_migrate(old, new);
832
833         xas_lock_irq(&xas);
834         xas_store(&xas, new);
835
836         old->mapping = NULL;
837         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
838         if (!PageHuge(old))
839                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
840         if (!PageHuge(new))
841                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
842         if (PageSwapBacked(old))
843                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
844         if (PageSwapBacked(new))
845                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
846         xas_unlock_irq(&xas);
847         if (freepage)
848                 freepage(old);
849         put_page(old);
850 }
851 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
852
853 noinline int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
854                                         struct address_space *mapping,
855                                         pgoff_t offset, gfp_t gfp,
856                                         void **shadowp)
857 {
858         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
859         int huge = PageHuge(page);
860         int error;
861         bool charged = false;
862
863         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
864         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
865         mapping_set_update(&xas, mapping);
866
867         get_page(page);
868         page->mapping = mapping;
869         page->index = offset;
870
871         if (!huge) {
872                 error = mem_cgroup_charge(page, NULL, gfp);
873                 if (error)
874                         goto error;
875                 charged = true;
876         }
877
878         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
879
880         do {
881                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
882                 void *entry, *old = NULL;
883
884                 if (order > thp_order(page))
885                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
886                                         order, gfp);
887                 xas_lock_irq(&xas);
888                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
889                         old = entry;
890                         if (!xa_is_value(entry)) {
891                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
892                                 goto unlock;
893                         }
894                 }
895
896                 if (old) {
897                         if (shadowp)
898                                 *shadowp = old;
899                         /* entry may have been split before we acquired lock */
900                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
901                         if (order > thp_order(page)) {
902                                 xas_split(&xas, old, order);
903                                 xas_reset(&xas);
904                         }
905                 }
906
907                 xas_store(&xas, page);
908                 if (xas_error(&xas))
909                         goto unlock;
910
911                 mapping->nrpages++;
912
913                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
914                 if (!huge)
915                         __inc_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
916 unlock:
917                 xas_unlock_irq(&xas);
918         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
919
920         if (xas_error(&xas)) {
921                 error = xas_error(&xas);
922                 if (charged)
923                         mem_cgroup_uncharge(page);
924                 goto error;
925         }
926
927         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
928         return 0;
929 error:
930         page->mapping = NULL;
931         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
932         put_page(page);
933         return error;
934 }
935 ALLOW_ERROR_INJECTION(__add_to_page_cache_locked, ERRNO);
936
937 /**
938  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
939  * @page:       page to add
940  * @mapping:    the page's address_space
941  * @offset:     page index
942  * @gfp_mask:   page allocation mode
943  *
944  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
945  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
946  *
947  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
948  */
949 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
950                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
951 {
952         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
953                                           gfp_mask, NULL);
954 }
955 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
956
957 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
958                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
959 {
960         void *shadow = NULL;
961         int ret;
962
963         __SetPageLocked(page);
964         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
965                                          gfp_mask, &shadow);
966         if (unlikely(ret))
967                 __ClearPageLocked(page);
968         else {
969                 /*
970                  * The page might have been evicted from cache only
971                  * recently, in which case it should be activated like
972                  * any other repeatedly accessed page.
973                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
974                  * data from the working set, only to cache data that will
975                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
976                  */
977                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
978                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
979                         workingset_refault(page, shadow);
980                 lru_cache_add(page);
981         }
982         return ret;
983 }
984 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
985
986 #ifdef CONFIG_NUMA
987 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
988 {
989         int n;
990         struct page *page;
991
992         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
993                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
994                 do {
995                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
996                         n = cpuset_mem_spread_node();
997                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
998                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
999
1000                 return page;
1001         }
1002         return alloc_pages(gfp, 0);
1003 }
1004 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
1005 #endif
1006
1007 /*
1008  * In order to wait for pages to become available there must be
1009  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1010  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1011  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1012  * become available, and for the woken contexts to check to be
1013  * sure the appropriate page became available, this saves space
1014  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1015  * collisions.
1016  */
1017 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1018 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1019 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1020
1021 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
1022 {
1023         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1024 }
1025
1026 void __init pagecache_init(void)
1027 {
1028         int i;
1029
1030         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1031                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
1032
1033         page_writeback_init();
1034 }
1035
1036 /*
1037  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1038  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1039  * one.
1040  *
1041  * We have:
1042  *
1043  *  (a) no special bits set:
1044  *
1045  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1046  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1047  *      and remove it from the wait queue.
1048  *
1049  *      Simple and straightforward.
1050  *
1051  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1052  *
1053  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1054  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1055  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1056  *
1057  *      This is the traditional exclusive wait.
1058  *
1059  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1060  *
1061  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1062  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1063  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1064  *      the waiter.
1065  *
1066  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1067  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1068  *      that it now has the lock.
1069  */
1070 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1071 {
1072         unsigned int flags;
1073         struct wait_page_key *key = arg;
1074         struct wait_page_queue *wait_page
1075                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1076
1077         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1078                 return 0;
1079
1080         /*
1081          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1082          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1083          */
1084         flags = wait->flags;
1085         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1086                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1087                         return -1;
1088                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1089                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1090                                 return -1;
1091                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1092                 }
1093         }
1094
1095         /*
1096          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1097          * is waiting for this will be checking the flags without
1098          * any locking.
1099          *
1100          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1101          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1102          * with the load-acquire in wait_on_page_bit_common().
1103          */
1104         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1105         wake_up_state(wait->private, mode);
1106
1107         /*
1108          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1109          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1110          *
1111          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1112          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1113          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1114          * might be de-allocated and the process might even have
1115          * exited.
1116          */
1117         list_del_init_careful(&wait->entry);
1118         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1119 }
1120
1121 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1122 {
1123         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1124         struct wait_page_key key;
1125         unsigned long flags;
1126         wait_queue_entry_t bookmark;
1127
1128         key.page = page;
1129         key.bit_nr = bit_nr;
1130         key.page_match = 0;
1131
1132         bookmark.flags = 0;
1133         bookmark.private = NULL;
1134         bookmark.func = NULL;
1135         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1136
1137         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1138         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1139
1140         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1141                 /*
1142                  * Take a breather from holding the lock,
1143                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1144                  * to acquire the lock and remove themselves
1145                  * from wait queue
1146                  */
1147                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1148                 cpu_relax();
1149                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1150                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1151         }
1152
1153         /*
1154          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1155          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1156          * term waiter
1157          *
1158          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1159          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1160          * page waiters.
1161          */
1162         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1163                 ClearPageWaiters(page);
1164                 /*
1165                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1166                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1167                  * other pages on it.
1168                  *
1169                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1170                  */
1171         }
1172         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1173 }
1174
1175 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1176 {
1177         if (!PageWaiters(page))
1178                 return;
1179         wake_up_page_bit(page, bit);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1184  */
1185 enum behavior {
1186         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1187                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1188                          */
1189         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1190                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1191                          */
1192         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1193                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1194                          */
1195 };
1196
1197 /*
1198  * Attempt to check (or get) the page bit, and mark us done
1199  * if successful.
1200  */
1201 static inline bool trylock_page_bit_common(struct page *page, int bit_nr,
1202                                         struct wait_queue_entry *wait)
1203 {
1204         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1205                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags))
1206                         return false;
1207         } else if (test_bit(bit_nr, &page->flags))
1208                 return false;
1209
1210         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1211         return true;
1212 }
1213
1214 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1215 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1216
1217 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1218         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1219 {
1220         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1221         struct wait_page_queue wait_page;
1222         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1223         bool thrashing = false;
1224         bool delayacct = false;
1225         unsigned long pflags;
1226
1227         if (bit_nr == PG_locked &&
1228             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1229                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1230                         delayacct_thrashing_start();
1231                         delayacct = true;
1232                 }
1233                 psi_memstall_enter(&pflags);
1234                 thrashing = true;
1235         }
1236
1237         init_wait(wait);
1238         wait->func = wake_page_function;
1239         wait_page.page = page;
1240         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1241
1242 repeat:
1243         wait->flags = 0;
1244         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1245                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1246                 if (--unfairness < 0)
1247                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1248         }
1249
1250         /*
1251          * Do one last check whether we can get the
1252          * page bit synchronously.
1253          *
1254          * Do the SetPageWaiters() marking before that
1255          * to let any waker we _just_ missed know they
1256          * need to wake us up (otherwise they'll never
1257          * even go to the slow case that looks at the
1258          * page queue), and add ourselves to the wait
1259          * queue if we need to sleep.
1260          *
1261          * This part needs to be done under the queue
1262          * lock to avoid races.
1263          */
1264         spin_lock_irq(&q->lock);
1265         SetPageWaiters(page);
1266         if (!trylock_page_bit_common(page, bit_nr, wait))
1267                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1268         spin_unlock_irq(&q->lock);
1269
1270         /*
1271          * From now on, all the logic will be based on
1272          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1273          * see whether the page bit testing has already
1274          * been done by the wake function.
1275          *
1276          * We can drop our reference to the page.
1277          */
1278         if (behavior == DROP)
1279                 put_page(page);
1280
1281         /*
1282          * Note that until the "finish_wait()", or until
1283          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1284          * be very careful with the 'wait->flags', because
1285          * we may race with a waker that sets them.
1286          */
1287         for (;;) {
1288                 unsigned int flags;
1289
1290                 set_current_state(state);
1291
1292                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1293                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1294                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1295                         if (signal_pending_state(state, current))
1296                                 break;
1297
1298                         io_schedule();
1299                         continue;
1300                 }
1301
1302                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1303                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1304                         break;
1305
1306                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1307                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1308                         break;
1309
1310                 /*
1311                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1312                  * try to get it ourselves.
1313                  *
1314                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1315                  */
1316                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags)))
1317                         goto repeat;
1318
1319                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1320                 break;
1321         }
1322
1323         /*
1324          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1325          * waiter from the wait-queues, but the PageWaiters bit will remain
1326          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1327          * to do it here would be difficult and prone to races.
1328          */
1329         finish_wait(q, wait);
1330
1331         if (thrashing) {
1332                 if (delayacct)
1333                         delayacct_thrashing_end();
1334                 psi_memstall_leave(&pflags);
1335         }
1336
1337         /*
1338          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1339          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1340          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1341          * test but before the 'finish_wait()'.
1342          *
1343          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1344          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1345          * return value based on that state without races.
1346          *
1347          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1348          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1349          */
1350         if (behavior == EXCLUSIVE)
1351                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1352
1353         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1354 }
1355
1356 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1357 {
1358         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1359         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1360 }
1361 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1362
1363 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1364 {
1365         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1366         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1367 }
1368 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1369
1370 /**
1371  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1372  * @page: The page to wait for.
1373  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1374  *
1375  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1376  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1377  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1378  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1379  * dereference @page.
1380  *
1381  * Return: 0 if the page was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1382  */
1383 int put_and_wait_on_page_locked(struct page *page, int state)
1384 {
1385         wait_queue_head_t *q;
1386
1387         page = compound_head(page);
1388         q = page_waitqueue(page);
1389         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, state, DROP);
1390 }
1391
1392 /**
1393  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1394  * @page: Page defining the wait queue of interest
1395  * @waiter: Waiter to add to the queue
1396  *
1397  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1398  */
1399 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1400 {
1401         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1402         unsigned long flags;
1403
1404         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1405         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1406         SetPageWaiters(page);
1407         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1408 }
1409 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1410
1411 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1412
1413 /*
1414  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1415  *
1416  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1417  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1418  * not support that special operation, we just do this all by hand
1419  * instead.
1420  *
1421  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1422  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1423  * in the same byte as PG_locked.
1424  */
1425 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1426 {
1427         clear_bit_unlock(nr, mem);
1428         /* smp_mb__after_atomic(); */
1429         return test_bit(PG_waiters, mem);
1430 }
1431
1432 #endif
1433
1434 /**
1435  * unlock_page - unlock a locked page
1436  * @page: the page
1437  *
1438  * Unlocks the page and wakes up sleepers in wait_on_page_locked().
1439  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1440  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1441  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1442  *
1443  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1444  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1445  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1446  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1447  * test the sign bit).
1448  */
1449 void unlock_page(struct page *page)
1450 {
1451         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1452         page = compound_head(page);
1453         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1454         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1455                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1456 }
1457 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1458
1459 /**
1460  * end_page_private_2 - Clear PG_private_2 and release any waiters
1461  * @page: The page
1462  *
1463  * Clear the PG_private_2 bit on a page and wake up any sleepers waiting for
1464  * this.  The page ref held for PG_private_2 being set is released.
1465  *
1466  * This is, for example, used when a netfs page is being written to a local
1467  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same page to be
1468  * serialised.
1469  */
1470 void end_page_private_2(struct page *page)
1471 {
1472         page = compound_head(page);
1473         VM_BUG_ON_PAGE(!PagePrivate2(page), page);
1474         clear_bit_unlock(PG_private_2, &page->flags);
1475         wake_up_page_bit(page, PG_private_2);
1476         put_page(page);
1477 }
1478 EXPORT_SYMBOL(end_page_private_2);
1479
1480 /**
1481  * wait_on_page_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a page
1482  * @page: The page to wait on
1483  *
1484  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a page.
1485  */
1486 void wait_on_page_private_2(struct page *page)
1487 {
1488         page = compound_head(page);
1489         while (PagePrivate2(page))
1490                 wait_on_page_bit(page, PG_private_2);
1491 }
1492 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_private_2);
1493
1494 /**
1495  * wait_on_page_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a page
1496  * @page: The page to wait on
1497  *
1498  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a page or until a
1499  * fatal signal is received by the calling task.
1500  *
1501  * Return:
1502  * - 0 if successful.
1503  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1504  */
1505 int wait_on_page_private_2_killable(struct page *page)
1506 {
1507         int ret = 0;
1508
1509         page = compound_head(page);
1510         while (PagePrivate2(page)) {
1511                 ret = wait_on_page_bit_killable(page, PG_private_2);
1512                 if (ret < 0)
1513                         break;
1514         }
1515
1516         return ret;
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_private_2_killable);
1519
1520 /**
1521  * end_page_writeback - end writeback against a page
1522  * @page: the page
1523  */
1524 void end_page_writeback(struct page *page)
1525 {
1526         /*
1527          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1528          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1529          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1530          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1531          * ever page writeback.
1532          */
1533         if (PageReclaim(page)) {
1534                 ClearPageReclaim(page);
1535                 rotate_reclaimable_page(page);
1536         }
1537
1538         /*
1539          * Writeback does not hold a page reference of its own, relying
1540          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1541          * But here we must make sure that the page is not freed and
1542          * reused before the wake_up_page().
1543          */
1544         get_page(page);
1545         if (!test_clear_page_writeback(page))
1546                 BUG();
1547
1548         smp_mb__after_atomic();
1549         wake_up_page(page, PG_writeback);
1550         put_page(page);
1551 }
1552 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1553
1554 /*
1555  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1556  * flags appropriately
1557  */
1558 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1559 {
1560         if (!is_write) {
1561                 if (!err) {
1562                         SetPageUptodate(page);
1563                 } else {
1564                         ClearPageUptodate(page);
1565                         SetPageError(page);
1566                 }
1567                 unlock_page(page);
1568         } else {
1569                 if (err) {
1570                         struct address_space *mapping;
1571
1572                         SetPageError(page);
1573                         mapping = page_mapping(page);
1574                         if (mapping)
1575                                 mapping_set_error(mapping, err);
1576                 }
1577                 end_page_writeback(page);
1578         }
1579 }
1580 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1581
1582 /**
1583  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1584  * @__page: the page to lock
1585  */
1586 void __lock_page(struct page *__page)
1587 {
1588         struct page *page = compound_head(__page);
1589         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1590         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1591                                 EXCLUSIVE);
1592 }
1593 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1594
1595 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1596 {
1597         struct page *page = compound_head(__page);
1598         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1599         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1600                                         EXCLUSIVE);
1601 }
1602 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1603
1604 int __lock_page_async(struct page *page, struct wait_page_queue *wait)
1605 {
1606         struct wait_queue_head *q = page_waitqueue(page);
1607         int ret = 0;
1608
1609         wait->page = page;
1610         wait->bit_nr = PG_locked;
1611
1612         spin_lock_irq(&q->lock);
1613         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1614         SetPageWaiters(page);
1615         ret = !trylock_page(page);
1616         /*
1617          * If we were successful now, we know we're still on the
1618          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1619          * safe to remove and return success, we know the callback
1620          * isn't going to trigger.
1621          */
1622         if (!ret)
1623                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1624         else
1625                 ret = -EIOCBQUEUED;
1626         spin_unlock_irq(&q->lock);
1627         return ret;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Return values:
1632  * 1 - page is locked; mmap_lock is still held.
1633  * 0 - page is not locked.
1634  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1635  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1636  *     which case mmap_lock is still held.
1637  *
1638  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1639  * with the page locked and the mmap_lock unperturbed.
1640  */
1641 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1642                          unsigned int flags)
1643 {
1644         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1645                 /*
1646                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1647                  * even though return 0.
1648                  */
1649                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1650                         return 0;
1651
1652                 mmap_read_unlock(mm);
1653                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1654                         wait_on_page_locked_killable(page);
1655                 else
1656                         wait_on_page_locked(page);
1657                 return 0;
1658         }
1659         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1660                 int ret;
1661
1662                 ret = __lock_page_killable(page);
1663                 if (ret) {
1664                         mmap_read_unlock(mm);
1665                         return 0;
1666                 }
1667         } else {
1668                 __lock_page(page);
1669         }
1670         return 1;
1671
1672 }
1673
1674 /**
1675  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1676  * @mapping: Mapping.
1677  * @index: Index.
1678  * @max_scan: Maximum range to search.
1679  *
1680  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1681  * gap with the lowest index.
1682  *
1683  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1684  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1685  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1686  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1687  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1688  *
1689  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1690  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1691  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1692  */
1693 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1694                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1695 {
1696         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1697
1698         while (max_scan--) {
1699                 void *entry = xas_next(&xas);
1700                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1701                         break;
1702                 if (xas.xa_index == 0)
1703                         break;
1704         }
1705
1706         return xas.xa_index;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1709
1710 /**
1711  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1712  * @mapping: Mapping.
1713  * @index: Index.
1714  * @max_scan: Maximum range to search.
1715  *
1716  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1717  * gap with the highest index.
1718  *
1719  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1720  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1721  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1722  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1723  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1724  *
1725  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1726  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1727  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1728  */
1729 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1730                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1731 {
1732         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1733
1734         while (max_scan--) {
1735                 void *entry = xas_prev(&xas);
1736                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1737                         break;
1738                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1739                         break;
1740         }
1741
1742         return xas.xa_index;
1743 }
1744 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1745
1746 /*
1747  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1748  * @mapping: the address_space to search
1749  * @index: The page cache index.
1750  *
1751  * Looks up the page cache slot at @mapping & @index.  If there is a
1752  * page cache page, the head page is returned with an increased refcount.
1753  *
1754  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1755  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1756  *
1757  * Return: The head page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1758  */
1759 static struct page *mapping_get_entry(struct address_space *mapping,
1760                 pgoff_t index)
1761 {
1762         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1763         struct page *page;
1764
1765         rcu_read_lock();
1766 repeat:
1767         xas_reset(&xas);
1768         page = xas_load(&xas);
1769         if (xas_retry(&xas, page))
1770                 goto repeat;
1771         /*
1772          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1773          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1774          */
1775         if (!page || xa_is_value(page))
1776                 goto out;
1777
1778         if (!page_cache_get_speculative(page))
1779                 goto repeat;
1780
1781         /*
1782          * Has the page moved or been split?
1783          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1784          * include/linux/pagemap.h for details.
1785          */
1786         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1787                 put_page(page);
1788                 goto repeat;
1789         }
1790 out:
1791         rcu_read_unlock();
1792
1793         return page;
1794 }
1795
1796 /**
1797  * pagecache_get_page - Find and get a reference to a page.
1798  * @mapping: The address_space to search.
1799  * @index: The page index.
1800  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the page is returned.
1801  * @gfp_mask: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1802  *
1803  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1804  *
1805  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1806  *
1807  * * %FGP_ACCESSED - The page will be marked accessed.
1808  * * %FGP_LOCK - The page is returned locked.
1809  * * %FGP_HEAD - If the page is present and a THP, return the head page
1810  *   rather than the exact page specified by the index.
1811  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1812  *   instead of allocating a new page to replace it.
1813  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1814  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU list.
1815  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1816  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1817  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1818  *   returning so the caller can do the same dance.
1819  * * %FGP_WRITE - The page will be written
1820  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp mask
1821  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock
1822  *
1823  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1824  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1825  *
1826  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1827  *
1828  * Return: The found page or %NULL otherwise.
1829  */
1830 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1831                 int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1832 {
1833         struct page *page;
1834
1835 repeat:
1836         page = mapping_get_entry(mapping, index);
1837         if (xa_is_value(page)) {
1838                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1839                         return page;
1840                 page = NULL;
1841         }
1842         if (!page)
1843                 goto no_page;
1844
1845         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1846                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1847                         if (!trylock_page(page)) {
1848                                 put_page(page);
1849                                 return NULL;
1850                         }
1851                 } else {
1852                         lock_page(page);
1853                 }
1854
1855                 /* Has the page been truncated? */
1856                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1857                         unlock_page(page);
1858                         put_page(page);
1859                         goto repeat;
1860                 }
1861                 VM_BUG_ON_PAGE(!thp_contains(page, index), page);
1862         }
1863
1864         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1865                 mark_page_accessed(page);
1866         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1867                 /* Clear idle flag for buffer write */
1868                 if (page_is_idle(page))
1869                         clear_page_idle(page);
1870         }
1871         if (!(fgp_flags & FGP_HEAD))
1872                 page = find_subpage(page, index);
1873
1874 no_page:
1875         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1876                 int err;
1877                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1878                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1879                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1880                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1881
1882                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1883                 if (!page)
1884                         return NULL;
1885
1886                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1887                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1888
1889                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1890                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1891                         __SetPageReferenced(page);
1892
1893                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask);
1894                 if (unlikely(err)) {
1895                         put_page(page);
1896                         page = NULL;
1897                         if (err == -EEXIST)
1898                                 goto repeat;
1899                 }
1900
1901                 /*
1902                  * add_to_page_cache_lru locks the page, and for mmap we expect
1903                  * an unlocked page.
1904                  */
1905                 if (page && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1906                         unlock_page(page);
1907         }
1908
1909         return page;
1910 }
1911 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1912
1913 static inline struct page *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
1914                 xa_mark_t mark)
1915 {
1916         struct page *page;
1917
1918 retry:
1919         if (mark == XA_PRESENT)
1920                 page = xas_find(xas, max);
1921         else
1922                 page = xas_find_marked(xas, max, mark);
1923
1924         if (xas_retry(xas, page))
1925                 goto retry;
1926         /*
1927          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1928          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1929          * without attempting to raise page count.
1930          */
1931         if (!page || xa_is_value(page))
1932                 return page;
1933
1934         if (!page_cache_get_speculative(page))
1935                 goto reset;
1936
1937         /* Has the page moved or been split? */
1938         if (unlikely(page != xas_reload(xas))) {
1939                 put_page(page);
1940                 goto reset;
1941         }
1942
1943         return page;
1944 reset:
1945         xas_reset(xas);
1946         goto retry;
1947 }
1948
1949 /**
1950  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1951  * @mapping:    The address_space to search
1952  * @start:      The starting page cache index
1953  * @end:        The final page index (inclusive).
1954  * @pvec:       Where the resulting entries are placed.
1955  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1956  *
1957  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
1958  * the mapping.  The entries are placed in @pvec.  find_get_entries()
1959  * takes a reference on any actual pages it returns.
1960  *
1961  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1962  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1963  * not-present pages.
1964  *
1965  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1966  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1967  *
1968  * If it finds a Transparent Huge Page, head or tail, find_get_entries()
1969  * stops at that page: the caller is likely to have a better way to handle
1970  * the compound page as a whole, and then skip its extent, than repeatedly
1971  * calling find_get_entries() to return all its tails.
1972  *
1973  * Return: the number of pages and shadow entries which were found.
1974  */
1975 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
1976                 pgoff_t end, struct pagevec *pvec, pgoff_t *indices)
1977 {
1978         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1979         struct page *page;
1980         unsigned int ret = 0;
1981         unsigned nr_entries = PAGEVEC_SIZE;
1982
1983         rcu_read_lock();
1984         while ((page = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
1985                 /*
1986                  * Terminate early on finding a THP, to allow the caller to
1987                  * handle it all at once; but continue if this is hugetlbfs.
1988                  */
1989                 if (!xa_is_value(page) && PageTransHuge(page) &&
1990                                 !PageHuge(page)) {
1991                         page = find_subpage(page, xas.xa_index);
1992                         nr_entries = ret + 1;
1993                 }
1994
1995                 indices[ret] = xas.xa_index;
1996                 pvec->pages[ret] = page;
1997                 if (++ret == nr_entries)
1998                         break;
1999         }
2000         rcu_read_unlock();
2001
2002         pvec->nr = ret;
2003         return ret;
2004 }
2005
2006 /**
2007  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2008  * @mapping:    The address_space to search.
2009  * @start:      The starting page cache index.
2010  * @end:        The final page index (inclusive).
2011  * @pvec:       Where the resulting entries are placed.
2012  * @indices:    The cache indices of the entries in @pvec.
2013  *
2014  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2015  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Pages are returned
2016  * locked and with an incremented refcount.  Pages which are locked by
2017  * somebody else or under writeback are skipped.  Only the head page of
2018  * a THP is returned.  Pages which are partially outside the range are
2019  * not returned.
2020  *
2021  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2022  * due to not-present entries, THP pages, pages which could not be locked
2023  * or pages under writeback.
2024  *
2025  * Return: The number of entries which were found.
2026  */
2027 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2028                 pgoff_t end, struct pagevec *pvec, pgoff_t *indices)
2029 {
2030         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2031         struct page *page;
2032
2033         rcu_read_lock();
2034         while ((page = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2035                 if (!xa_is_value(page)) {
2036                         if (page->index < start)
2037                                 goto put;
2038                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != xas.xa_index, page);
2039                         if (page->index + thp_nr_pages(page) - 1 > end)
2040                                 goto put;
2041                         if (!trylock_page(page))
2042                                 goto put;
2043                         if (page->mapping != mapping || PageWriteback(page))
2044                                 goto unlock;
2045                         VM_BUG_ON_PAGE(!thp_contains(page, xas.xa_index),
2046                                         page);
2047                 }
2048                 indices[pvec->nr] = xas.xa_index;
2049                 if (!pagevec_add(pvec, page))
2050                         break;
2051                 goto next;
2052 unlock:
2053                 unlock_page(page);
2054 put:
2055                 put_page(page);
2056 next:
2057                 if (!xa_is_value(page) && PageTransHuge(page)) {
2058                         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2059
2060                         /* Final THP may cross MAX_LFS_FILESIZE on 32-bit */
2061                         xas_set(&xas, page->index + nr_pages);
2062                         if (xas.xa_index < nr_pages)
2063                                 break;
2064                 }
2065         }
2066         rcu_read_unlock();
2067
2068         return pagevec_count(pvec);
2069 }
2070
2071 /**
2072  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
2073  * @mapping:    The address_space to search
2074  * @start:      The starting page index
2075  * @end:        The final page index (inclusive)
2076  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2077  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2078  *
2079  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
2080  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
2081  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
2082  * a reference against the returned pages.
2083  *
2084  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
2085  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
2086  * We also update @start to index the next page for the traversal.
2087  *
2088  * Return: the number of pages which were found. If this number is
2089  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
2090  * reached.
2091  */
2092 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2093                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
2094                               struct page **pages)
2095 {
2096         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2097         struct page *page;
2098         unsigned ret = 0;
2099
2100         if (unlikely(!nr_pages))
2101                 return 0;
2102
2103         rcu_read_lock();
2104         while ((page = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2105                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2106                 if (xa_is_value(page))
2107                         continue;
2108
2109                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2110                 if (++ret == nr_pages) {
2111                         *start = xas.xa_index + 1;
2112                         goto out;
2113                 }
2114         }
2115
2116         /*
2117          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2118          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2119          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2120          * already broken anyway.
2121          */
2122         if (end == (pgoff_t)-1)
2123                 *start = (pgoff_t)-1;
2124         else
2125                 *start = end + 1;
2126 out:
2127         rcu_read_unlock();
2128
2129         return ret;
2130 }
2131
2132 /**
2133  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2134  * @mapping:    The address_space to search
2135  * @index:      The starting page index
2136  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2137  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2138  *
2139  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
2140  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
2141  *
2142  * Return: the number of pages which were found.
2143  */
2144 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2145                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2146 {
2147         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2148         struct page *page;
2149         unsigned int ret = 0;
2150
2151         if (unlikely(!nr_pages))
2152                 return 0;
2153
2154         rcu_read_lock();
2155         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
2156                 if (xas_retry(&xas, page))
2157                         continue;
2158                 /*
2159                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2160                  * No current caller is looking for DAX entries.
2161                  */
2162                 if (xa_is_value(page))
2163                         break;
2164
2165                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2166                         goto retry;
2167
2168                 /* Has the page moved or been split? */
2169                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2170                         goto put_page;
2171
2172                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2173                 if (++ret == nr_pages)
2174                         break;
2175                 continue;
2176 put_page:
2177                 put_page(page);
2178 retry:
2179                 xas_reset(&xas);
2180         }
2181         rcu_read_unlock();
2182         return ret;
2183 }
2184 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2185
2186 /**
2187  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2188  * @mapping:    the address_space to search
2189  * @index:      the starting page index
2190  * @end:        The final page index (inclusive)
2191  * @tag:        the tag index
2192  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2193  * @pages:      where the resulting pages are placed
2194  *
2195  * Like find_get_pages(), except we only return head pages which are tagged
2196  * with @tag.  @index is updated to the index immediately after the last
2197  * page we return, ready for the next iteration.
2198  *
2199  * Return: the number of pages which were found.
2200  */
2201 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2202                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2203                         struct page **pages)
2204 {
2205         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2206         struct page *page;
2207         unsigned ret = 0;
2208
2209         if (unlikely(!nr_pages))
2210                 return 0;
2211
2212         rcu_read_lock();
2213         while ((page = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2214                 /*
2215                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2216                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2217                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2218                  */
2219                 if (xa_is_value(page))
2220                         continue;
2221
2222                 pages[ret] = page;
2223                 if (++ret == nr_pages) {
2224                         *index = page->index + thp_nr_pages(page);
2225                         goto out;
2226                 }
2227         }
2228
2229         /*
2230          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2231          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2232          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2233          * broken anyway.
2234          */
2235         if (end == (pgoff_t)-1)
2236                 *index = (pgoff_t)-1;
2237         else
2238                 *index = end + 1;
2239 out:
2240         rcu_read_unlock();
2241
2242         return ret;
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2245
2246 /*
2247  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2248  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2249  *
2250  *      ---R__________________________________________B__________
2251  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2252  *
2253  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2254  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2255  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2256  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2257  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2258  *
2259  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2260  */
2261 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2262 {
2263         ra->ra_pages /= 4;
2264 }
2265
2266 /*
2267  * filemap_get_read_batch - Get a batch of pages for read
2268  *
2269  * Get a batch of pages which represent a contiguous range of bytes
2270  * in the file.  No tail pages will be returned.  If @index is in the
2271  * middle of a THP, the entire THP will be returned.  The last page in
2272  * the batch may have Readahead set or be not Uptodate so that the
2273  * caller can take the appropriate action.
2274  */
2275 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2276                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct pagevec *pvec)
2277 {
2278         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2279         struct page *head;
2280
2281         rcu_read_lock();
2282         for (head = xas_load(&xas); head; head = xas_next(&xas)) {
2283                 if (xas_retry(&xas, head))
2284                         continue;
2285                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(head))
2286                         break;
2287                 if (!page_cache_get_speculative(head))
2288                         goto retry;
2289
2290                 /* Has the page moved or been split? */
2291                 if (unlikely(head != xas_reload(&xas)))
2292                         goto put_page;
2293
2294                 if (!pagevec_add(pvec, head))
2295                         break;
2296                 if (!PageUptodate(head))
2297                         break;
2298                 if (PageReadahead(head))
2299                         break;
2300                 xas.xa_index = head->index + thp_nr_pages(head) - 1;
2301                 xas.xa_offset = (xas.xa_index >> xas.xa_shift) & XA_CHUNK_MASK;
2302                 continue;
2303 put_page:
2304                 put_page(head);
2305 retry:
2306                 xas_reset(&xas);
2307         }
2308         rcu_read_unlock();
2309 }
2310
2311 static int filemap_read_page(struct file *file, struct address_space *mapping,
2312                 struct page *page)
2313 {
2314         int error;
2315
2316         /*
2317          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2318          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if readpage
2319          * fails.
2320          */
2321         ClearPageError(page);
2322         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2323         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2324         if (error)
2325                 return error;
2326
2327         error = wait_on_page_locked_killable(page);
2328         if (error)
2329                 return error;
2330         if (PageUptodate(page))
2331                 return 0;
2332         shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2333         return -EIO;
2334 }
2335
2336 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2337                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct page *page)
2338 {
2339         int count;
2340
2341         if (PageUptodate(page))
2342                 return true;
2343         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2344         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2345                 return false;
2346         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2347                 return false;
2348         if (mapping->host->i_blkbits >= (PAGE_SHIFT + thp_order(page)))
2349                 return false;
2350
2351         count = iter->count;
2352         if (page_offset(page) > pos) {
2353                 count -= page_offset(page) - pos;
2354                 pos = 0;
2355         } else {
2356                 pos -= page_offset(page);
2357         }
2358
2359         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page, pos, count);
2360 }
2361
2362 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2363                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2364                 struct page *page)
2365 {
2366         int error;
2367
2368         if (!trylock_page(page)) {
2369                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2370                         return -EAGAIN;
2371                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2372                         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_KILLABLE);
2373                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2374                 }
2375                 error = __lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2376                 if (error)
2377                         return error;
2378         }
2379
2380         if (!page->mapping)
2381                 goto truncated;
2382
2383         error = 0;
2384         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, page))
2385                 goto unlock;
2386
2387         error = -EAGAIN;
2388         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2389                 goto unlock;
2390
2391         error = filemap_read_page(iocb->ki_filp, mapping, page);
2392         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2393                 put_page(page);
2394         return error;
2395 truncated:
2396         unlock_page(page);
2397         put_page(page);
2398         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2399 unlock:
2400         unlock_page(page);
2401         return error;
2402 }
2403
2404 static int filemap_create_page(struct file *file,
2405                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2406                 struct pagevec *pvec)
2407 {
2408         struct page *page;
2409         int error;
2410
2411         page = page_cache_alloc(mapping);
2412         if (!page)
2413                 return -ENOMEM;
2414
2415         error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2416                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2417         if (error == -EEXIST)
2418                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2419         if (error)
2420                 goto error;
2421
2422         error = filemap_read_page(file, mapping, page);
2423         if (error)
2424                 goto error;
2425
2426         pagevec_add(pvec, page);
2427         return 0;
2428 error:
2429         put_page(page);
2430         return error;
2431 }
2432
2433 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2434                 struct address_space *mapping, struct page *page,
2435                 pgoff_t last_index)
2436 {
2437         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2438                 return -EAGAIN;
2439         page_cache_async_readahead(mapping, &file->f_ra, file, page,
2440                         page->index, last_index - page->index);
2441         return 0;
2442 }
2443
2444 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2445                 struct pagevec *pvec)
2446 {
2447         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2448         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2449         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2450         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2451         pgoff_t last_index;
2452         struct page *page;
2453         int err = 0;
2454
2455         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2456 retry:
2457         if (fatal_signal_pending(current))
2458                 return -EINTR;
2459
2460         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, pvec);
2461         if (!pagevec_count(pvec)) {
2462                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2463                         return -EAGAIN;
2464                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2465                                 last_index - index);
2466                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, pvec);
2467         }
2468         if (!pagevec_count(pvec)) {
2469                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2470                         return -EAGAIN;
2471                 err = filemap_create_page(filp, mapping,
2472                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, pvec);
2473                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2474                         goto retry;
2475                 return err;
2476         }
2477
2478         page = pvec->pages[pagevec_count(pvec) - 1];
2479         if (PageReadahead(page)) {
2480                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, page, last_index);
2481                 if (err)
2482                         goto err;
2483         }
2484         if (!PageUptodate(page)) {
2485                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && pagevec_count(pvec) > 1)
2486                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2487                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, page);
2488                 if (err)
2489                         goto err;
2490         }
2491
2492         return 0;
2493 err:
2494         if (err < 0)
2495                 put_page(page);
2496         if (likely(--pvec->nr))
2497                 return 0;
2498         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2499                 goto retry;
2500         return err;
2501 }
2502
2503 /**
2504  * filemap_read - Read data from the page cache.
2505  * @iocb: The iocb to read.
2506  * @iter: Destination for the data.
2507  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2508  *
2509  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2510  * uses the readahead and readpage address_space operations to fetch it.
2511  *
2512  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2513  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2514  * a negative error number.
2515  */
2516 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2517                 ssize_t already_read)
2518 {
2519         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2520         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2521         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2522         struct inode *inode = mapping->host;
2523         struct pagevec pvec;
2524         int i, error = 0;
2525         bool writably_mapped;
2526         loff_t isize, end_offset;
2527
2528         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2529                 return 0;
2530         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2531                 return 0;
2532
2533         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2534         pagevec_init(&pvec);
2535
2536         do {
2537                 cond_resched();
2538
2539                 /*
2540                  * If we've already successfully copied some data, then we
2541                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2542                  * an async read NOWAIT at that point.
2543                  */
2544                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2545                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2546
2547                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &pvec);
2548                 if (error < 0)
2549                         break;
2550
2551                 /*
2552                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2553                  *
2554                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2555                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2556                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2557                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2558                  */
2559                 isize = i_size_read(inode);
2560                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2561                         goto put_pages;
2562                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2563
2564                 /*
2565                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2566                  * cachelines that might be contended:
2567                  */
2568                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2569
2570                 /*
2571                  * When a sequential read accesses a page several times, only
2572                  * mark it as accessed the first time.
2573                  */
2574                 if (iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT !=
2575                     ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT)
2576                         mark_page_accessed(pvec.pages[0]);
2577
2578                 for (i = 0; i < pagevec_count(&pvec); i++) {
2579                         struct page *page = pvec.pages[i];
2580                         size_t page_size = thp_size(page);
2581                         size_t offset = iocb->ki_pos & (page_size - 1);
2582                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2583                                              page_size - offset);
2584                         size_t copied;
2585
2586                         if (end_offset < page_offset(page))
2587                                 break;
2588                         if (i > 0)
2589                                 mark_page_accessed(page);
2590                         /*
2591                          * If users can be writing to this page using arbitrary
2592                          * virtual addresses, take care about potential aliasing
2593                          * before reading the page on the kernel side.
2594                          */
2595                         if (writably_mapped) {
2596                                 int j;
2597
2598                                 for (j = 0; j < thp_nr_pages(page); j++)
2599                                         flush_dcache_page(page + j);
2600                         }
2601
2602                         copied = copy_page_to_iter(page, offset, bytes, iter);
2603
2604                         already_read += copied;
2605                         iocb->ki_pos += copied;
2606                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2607
2608                         if (copied < bytes) {
2609                                 error = -EFAULT;
2610                                 break;
2611                         }
2612                 }
2613 put_pages:
2614                 for (i = 0; i < pagevec_count(&pvec); i++)
2615                         put_page(pvec.pages[i]);
2616                 pagevec_reinit(&pvec);
2617         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2618
2619         file_accessed(filp);
2620
2621         return already_read ? already_read : error;
2622 }
2623 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2624
2625 /**
2626  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2627  * @iocb:       kernel I/O control block
2628  * @iter:       destination for the data read
2629  *
2630  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2631  * that can use the page cache directly.
2632  *
2633  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2634  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2635  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2636  *
2637  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2638  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2639  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2640  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2641  *
2642  * Return:
2643  * * number of bytes copied, even for partial reads
2644  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2645  */
2646 ssize_t
2647 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2648 {
2649         size_t count = iov_iter_count(iter);
2650         ssize_t retval = 0;
2651
2652         if (!count)
2653                 return 0; /* skip atime */
2654
2655         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2656                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2657                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2658                 struct inode *inode = mapping->host;
2659                 loff_t size;
2660
2661                 size = i_size_read(inode);
2662                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2663                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2664                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2665                                 return -EAGAIN;
2666                 } else {
2667                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2668                                                 iocb->ki_pos,
2669                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2670                         if (retval < 0)
2671                                 return retval;
2672                 }
2673
2674                 file_accessed(file);
2675
2676                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2677                 if (retval >= 0) {
2678                         iocb->ki_pos += retval;
2679                         count -= retval;
2680                 }
2681                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2682                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2683
2684                 /*
2685                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2686                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2687                  * we've already read everything we wanted to, or if
2688                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2689                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2690                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2691                  * DAX files, so don't bother trying.
2692                  */
2693                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2694                     IS_DAX(inode))
2695                         return retval;
2696         }
2697
2698         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2699 }
2700 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2701
2702 static inline loff_t page_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2703                 struct address_space *mapping, struct page *page,
2704                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2705 {
2706         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2707         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2708
2709         if (xa_is_value(page) || PageUptodate(page))
2710                 return seek_data ? start : end;
2711         if (!ops->is_partially_uptodate)
2712                 return seek_data ? end : start;
2713
2714         xas_pause(xas);
2715         rcu_read_unlock();
2716         lock_page(page);
2717         if (unlikely(page->mapping != mapping))
2718                 goto unlock;
2719
2720         offset = offset_in_thp(page, start) & ~(bsz - 1);
2721
2722         do {
2723                 if (ops->is_partially_uptodate(page, offset, bsz) == seek_data)
2724                         break;
2725                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2726                 offset += bsz;
2727         } while (offset < thp_size(page));
2728 unlock:
2729         unlock_page(page);
2730         rcu_read_lock();
2731         return start;
2732 }
2733
2734 static inline
2735 unsigned int seek_page_size(struct xa_state *xas, struct page *page)
2736 {
2737         if (xa_is_value(page))
2738                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2739         return thp_size(page);
2740 }
2741
2742 /**
2743  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2744  * @mapping: Address space to search.
2745  * @start: First byte to consider.
2746  * @end: Limit of search (exclusive).
2747  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2748  *
2749  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2750  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2751  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2752  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2753  * unwritten extents.
2754  *
2755  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2756  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2757  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2758  * and @end contain data.
2759  */
2760 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2761                 loff_t end, int whence)
2762 {
2763         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2764         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2765         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2766         struct page *page;
2767
2768         if (end <= start)
2769                 return -ENXIO;
2770
2771         rcu_read_lock();
2772         while ((page = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2773                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2774                 unsigned int seek_size;
2775
2776                 if (start < pos) {
2777                         if (!seek_data)
2778                                 goto unlock;
2779                         start = pos;
2780                 }
2781
2782                 seek_size = seek_page_size(&xas, page);
2783                 pos = round_up(pos + 1, seek_size);
2784                 start = page_seek_hole_data(&xas, mapping, page, start, pos,
2785                                 seek_data);
2786                 if (start < pos)
2787                         goto unlock;
2788                 if (start >= end)
2789                         break;
2790                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2791                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2792                 if (!xa_is_value(page))
2793                         put_page(page);
2794         }
2795         if (seek_data)
2796                 start = -ENXIO;
2797 unlock:
2798         rcu_read_unlock();
2799         if (page && !xa_is_value(page))
2800                 put_page(page);
2801         if (start > end)
2802                 return end;
2803         return start;
2804 }
2805
2806 #ifdef CONFIG_MMU
2807 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2808 /*
2809  * lock_page_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2810  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2811  * @page - the page to lock.
2812  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2813  *
2814  * This works similar to lock_page_or_retry in that it can drop the mmap_lock.
2815  * It differs in that it actually returns the page locked if it returns 1 and 0
2816  * if it couldn't lock the page.  If we did have to drop the mmap_lock then fpin
2817  * will point to the pinned file and needs to be fput()'ed at a later point.
2818  */
2819 static int lock_page_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
2820                                      struct file **fpin)
2821 {
2822         if (trylock_page(page))
2823                 return 1;
2824
2825         /*
2826          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2827          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2828          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2829          */
2830         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2831                 return 0;
2832
2833         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2834         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2835                 if (__lock_page_killable(page)) {
2836                         /*
2837                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2838                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2839                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2840                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2841                          */
2842                         if (*fpin == NULL)
2843                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2844                         return 0;
2845                 }
2846         } else
2847                 __lock_page(page);
2848         return 1;
2849 }
2850
2851
2852 /*
2853  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2854  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2855  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2856  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2857  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2858  */
2859 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2860 {
2861         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2862         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2863         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2864         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
2865         struct file *fpin = NULL;
2866         unsigned int mmap_miss;
2867
2868         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2869         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2870                 return fpin;
2871         if (!ra->ra_pages)
2872                 return fpin;
2873
2874         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2875                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2876                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
2877                 return fpin;
2878         }
2879
2880         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2881         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2882         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2883                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
2884
2885         /*
2886          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2887          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2888          */
2889         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2890                 return fpin;
2891
2892         /*
2893          * mmap read-around
2894          */
2895         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2896         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
2897         ra->size = ra->ra_pages;
2898         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2899         ractl._index = ra->start;
2900         do_page_cache_ra(&ractl, ra->size, ra->async_size);
2901         return fpin;
2902 }
2903
2904 /*
2905  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2906  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
2907  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
2908  */
2909 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
2910                                             struct page *page)
2911 {
2912         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2913         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2914         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2915         struct file *fpin = NULL;
2916         unsigned int mmap_miss;
2917         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2918
2919         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2920         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
2921                 return fpin;
2922         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2923         if (mmap_miss)
2924                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
2925         if (PageReadahead(page)) {
2926                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2927                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2928                                            page, offset, ra->ra_pages);
2929         }
2930         return fpin;
2931 }
2932
2933 /**
2934  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2935  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2936  *
2937  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2938  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2939  *
2940  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2941  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2942  * having a lot of duplicated code.
2943  *
2944  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
2945  *
2946  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
2947  * may be dropped before doing I/O or by lock_page_maybe_drop_mmap().
2948  *
2949  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
2950  * has not been released.
2951  *
2952  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2953  *
2954  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
2955  */
2956 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2957 {
2958         int error;
2959         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2960         struct file *fpin = NULL;
2961         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2962         struct inode *inode = mapping->host;
2963         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2964         pgoff_t max_off;
2965         struct page *page;
2966         vm_fault_t ret = 0;
2967
2968         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2969         if (unlikely(offset >= max_off))
2970                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2971
2972         /*
2973          * Do we have something in the page cache already?
2974          */
2975         page = find_get_page(mapping, offset);
2976         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2977                 /*
2978                  * We found the page, so try async readahead before
2979                  * waiting for the lock.
2980                  */
2981                 fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page);
2982         } else if (!page) {
2983                 /* No page in the page cache at all */
2984                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2985                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2986                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2987                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
2988 retry_find:
2989                 page = pagecache_get_page(mapping, offset,
2990                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
2991                                           vmf->gfp_mask);
2992                 if (!page) {
2993                         if (fpin)
2994                                 goto out_retry;
2995                         return VM_FAULT_OOM;
2996                 }
2997         }
2998
2999         if (!lock_page_maybe_drop_mmap(vmf, page, &fpin))
3000                 goto out_retry;
3001
3002         /* Did it get truncated? */
3003         if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
3004                 unlock_page(page);
3005                 put_page(page);
3006                 goto retry_find;
3007         }
3008         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
3009
3010         /*
3011          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3012          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3013          */
3014         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
3015                 goto page_not_uptodate;
3016
3017         /*
3018          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3019          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3020          * redo the fault.
3021          */
3022         if (fpin) {
3023                 unlock_page(page);
3024                 goto out_retry;
3025         }
3026
3027         /*
3028          * Found the page and have a reference on it.
3029          * We must recheck i_size under page lock.
3030          */
3031         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3032         if (unlikely(offset >= max_off)) {
3033                 unlock_page(page);
3034                 put_page(page);
3035                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3036         }
3037
3038         vmf->page = page;
3039         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3040
3041 page_not_uptodate:
3042         /*
3043          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3044          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3045          * because there really aren't any performance issues here
3046          * and we need to check for errors.
3047          */
3048         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3049         error = filemap_read_page(file, mapping, page);
3050         if (fpin)
3051                 goto out_retry;
3052         put_page(page);
3053
3054         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3055                 goto retry_find;
3056
3057         return VM_FAULT_SIGBUS;
3058
3059 out_retry:
3060         /*
3061          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3062          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3063          * page.
3064          */
3065         if (page)
3066                 put_page(page);
3067         if (fpin)
3068                 fput(fpin);
3069         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3070 }
3071 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3072
3073 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3074 {
3075         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3076
3077         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3078         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3079                 unlock_page(page);
3080                 put_page(page);
3081                 return true;
3082         }
3083
3084         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3085             vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3086             if (!ret) {
3087                     /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3088                     unlock_page(page);
3089                     return true;
3090             }
3091         }
3092
3093         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
3094                 vmf->ptl = pmd_lock(mm, vmf->pmd);
3095                 if (likely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
3096                         mm_inc_nr_ptes(mm);
3097                         pmd_populate(mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
3098                         vmf->prealloc_pte = NULL;
3099                 }
3100                 spin_unlock(vmf->ptl);
3101         }
3102
3103         /* See comment in handle_pte_fault() */
3104         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3105                 unlock_page(page);
3106                 put_page(page);
3107                 return true;
3108         }
3109
3110         return false;
3111 }
3112
3113 static struct page *next_uptodate_page(struct page *page,
3114                                        struct address_space *mapping,
3115                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3116 {
3117         unsigned long max_idx;
3118
3119         do {
3120                 if (!page)
3121                         return NULL;
3122                 if (xas_retry(xas, page))
3123                         continue;
3124                 if (xa_is_value(page))
3125                         continue;
3126                 if (PageLocked(page))
3127                         continue;
3128                 if (!page_cache_get_speculative(page))
3129                         continue;
3130                 /* Has the page moved or been split? */
3131                 if (unlikely(page != xas_reload(xas)))
3132                         goto skip;
3133                 if (!PageUptodate(page) || PageReadahead(page))
3134                         goto skip;
3135                 if (PageHWPoison(page))
3136                         goto skip;
3137                 if (!trylock_page(page))
3138                         goto skip;
3139                 if (page->mapping != mapping)
3140                         goto unlock;
3141                 if (!PageUptodate(page))
3142                         goto unlock;
3143                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3144                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3145                         goto unlock;
3146                 return page;
3147 unlock:
3148                 unlock_page(page);
3149 skip:
3150                 put_page(page);
3151         } while ((page = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3152
3153         return NULL;
3154 }
3155
3156 static inline struct page *first_map_page(struct address_space *mapping,
3157                                           struct xa_state *xas,
3158                                           pgoff_t end_pgoff)
3159 {
3160         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3161                                   mapping, xas, end_pgoff);
3162 }
3163
3164 static inline struct page *next_map_page(struct address_space *mapping,
3165                                          struct xa_state *xas,
3166                                          pgoff_t end_pgoff)
3167 {
3168         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3169                                   mapping, xas, end_pgoff);
3170 }
3171
3172 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3173                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3174 {
3175         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3176         struct file *file = vma->vm_file;
3177         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3178         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3179         unsigned long addr;
3180         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3181         struct page *head, *page;
3182         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3183         vm_fault_t ret = 0;
3184
3185         rcu_read_lock();
3186         head = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3187         if (!head)
3188                 goto out;
3189
3190         if (filemap_map_pmd(vmf, head)) {
3191                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3192                 goto out;
3193         }
3194
3195         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3196         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3197         do {
3198                 page = find_subpage(head, xas.xa_index);
3199                 if (PageHWPoison(page))
3200                         goto unlock;
3201
3202                 if (mmap_miss > 0)
3203                         mmap_miss--;
3204
3205                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3206                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3207                 last_pgoff = xas.xa_index;
3208
3209                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3210                         goto unlock;
3211
3212                 /* We're about to handle the fault */
3213                 if (vmf->address == addr)
3214                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3215
3216                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3217                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3218                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3219                 unlock_page(head);
3220                 continue;
3221 unlock:
3222                 unlock_page(head);
3223                 put_page(head);
3224         } while ((head = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3225         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3226 out:
3227         rcu_read_unlock();
3228         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3229         return ret;
3230 }
3231 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3232
3233 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3234 {
3235         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3236         struct page *page = vmf->page;
3237         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3238
3239         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3240         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3241         lock_page(page);
3242         if (page->mapping != mapping) {
3243                 unlock_page(page);
3244                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3245                 goto out;
3246         }
3247         /*
3248          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
3249          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3250          * see the dirty page and writeprotect it again.
3251          */
3252         set_page_dirty(page);
3253         wait_for_stable_page(page);
3254 out:
3255         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3256         return ret;
3257 }
3258
3259 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3260         .fault          = filemap_fault,
3261         .map_pages      = filemap_map_pages,
3262         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3263 };
3264
3265 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3266
3267 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3268 {
3269         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3270
3271         if (!mapping->a_ops->readpage)
3272                 return -ENOEXEC;
3273         file_accessed(file);
3274         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3275         return 0;
3276 }
3277
3278 /*
3279  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3280  */
3281 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3282 {
3283         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3284                 return -EINVAL;
3285         return generic_file_mmap(file, vma);
3286 }
3287 #else
3288 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3289 {
3290         return VM_FAULT_SIGBUS;
3291 }
3292 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3293 {
3294         return -ENOSYS;
3295 }
3296 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3297 {
3298         return -ENOSYS;
3299 }
3300 #endif /* CONFIG_MMU */
3301
3302 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3303 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3304 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3305
3306 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
3307 {
3308         if (!IS_ERR(page)) {
3309                 wait_on_page_locked(page);
3310                 if (!PageUptodate(page)) {
3311                         put_page(page);
3312                         page = ERR_PTR(-EIO);
3313                 }
3314         }
3315         return page;
3316 }
3317
3318 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3319                                 pgoff_t index,
3320                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3321                                 void *data,
3322                                 gfp_t gfp)
3323 {
3324         struct page *page;
3325         int err;
3326 repeat:
3327         page = find_get_page(mapping, index);
3328         if (!page) {
3329                 page = __page_cache_alloc(gfp);
3330                 if (!page)
3331                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3332                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
3333                 if (unlikely(err)) {
3334                         put_page(page);
3335                         if (err == -EEXIST)
3336                                 goto repeat;
3337                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3338                         return ERR_PTR(err);
3339                 }
3340
3341 filler:
3342                 if (filler)
3343                         err = filler(data, page);
3344                 else
3345                         err = mapping->a_ops->readpage(data, page);
3346
3347                 if (err < 0) {
3348                         put_page(page);
3349                         return ERR_PTR(err);
3350                 }
3351
3352                 page = wait_on_page_read(page);
3353                 if (IS_ERR(page))
3354                         return page;
3355                 goto out;
3356         }
3357         if (PageUptodate(page))
3358                 goto out;
3359
3360         /*
3361          * Page is not up to date and may be locked due to one of the following
3362          * case a: Page is being filled and the page lock is held
3363          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
3364          * case c: Truncation in progress (page locked)
3365          * case d: Reclaim in progress
3366          *
3367          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
3368          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
3369          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
3370          *    page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
3371          *    it's a race vs truncate race.
3372          * Case b, the page will not be up to date
3373          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
3374          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
3375          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
3376          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
3377          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
3378          *    released before return.
3379          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
3380          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
3381          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
3382          *    no need to serialise with page lock.
3383          *
3384          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
3385          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
3386          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
3387          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
3388          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
3389          * wait on the same page for IO to complete.
3390          */
3391         wait_on_page_locked(page);
3392         if (PageUptodate(page))
3393                 goto out;
3394
3395         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
3396         lock_page(page);
3397
3398         /* Case c or d, restart the operation */
3399         if (!page->mapping) {
3400                 unlock_page(page);
3401                 put_page(page);
3402                 goto repeat;
3403         }
3404
3405         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3406         if (PageUptodate(page)) {
3407                 unlock_page(page);
3408                 goto out;
3409         }
3410
3411         /*
3412          * A previous I/O error may have been due to temporary
3413          * failures.
3414          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3415          * set again if read page fails.
3416          */
3417         ClearPageError(page);
3418         goto filler;
3419
3420 out:
3421         mark_page_accessed(page);
3422         return page;
3423 }
3424
3425 /**
3426  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
3427  * @mapping:    the page's address_space
3428  * @index:      the page index
3429  * @filler:     function to perform the read
3430  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3431  *
3432  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3433  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3434  *
3435  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3436  *
3437  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3438  */
3439 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3440                                 pgoff_t index,
3441                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3442                                 void *data)
3443 {
3444         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3445                         mapping_gfp_mask(mapping));
3446 }
3447 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3448
3449 /**
3450  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3451  * @mapping:    the page's address_space
3452  * @index:      the page index
3453  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3454  *
3455  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3456  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3457  *
3458  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3459  *
3460  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3461  */
3462 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3463                                 pgoff_t index,
3464                                 gfp_t gfp)
3465 {
3466         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3467 }
3468 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3469
3470 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3471                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3472                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3473 {
3474         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3475
3476         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3477                                                         pagep, fsdata);
3478 }
3479 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3480
3481 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3482                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3483                                 struct page *page, void *fsdata)
3484 {
3485         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3486
3487         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3488 }
3489 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3490
3491 /*
3492  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3493  */
3494 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3495 {
3496         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3497         char pathname[128];
3498         char *path;
3499
3500         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3501         if (__ratelimit(&_rs)) {
3502                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3503                 if (IS_ERR(path))
3504                         path = "(unknown)";
3505                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3506                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3507                         current->comm);
3508         }
3509 }
3510
3511 ssize_t
3512 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3513 {
3514         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3515         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3516         struct inode    *inode = mapping->host;
3517         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3518         ssize_t         written;
3519         size_t          write_len;
3520         pgoff_t         end;
3521
3522         write_len = iov_iter_count(from);
3523         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3524
3525         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3526                 /* If there are pages to writeback, return */
3527                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3528                                            pos + write_len - 1))
3529                         return -EAGAIN;
3530         } else {
3531                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3532                                                         pos + write_len - 1);
3533                 if (written)
3534                         goto out;
3535         }
3536
3537         /*
3538          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3539          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3540          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3541          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3542          */
3543         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3544                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3545         /*
3546          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3547          * to buffered write.
3548          */
3549         if (written) {
3550                 if (written == -EBUSY)
3551                         return 0;
3552                 goto out;
3553         }
3554
3555         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3556
3557         /*
3558          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3559          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3560          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3561          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3562          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3563          * fails, tough, the write still worked...
3564          *
3565          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3566          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3567          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3568          * them by removing it completely.
3569          *
3570          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3571          *
3572          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3573          */
3574         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3575             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3576                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3577
3578         if (written > 0) {
3579                 pos += written;
3580                 write_len -= written;
3581                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3582                         i_size_write(inode, pos);
3583                         mark_inode_dirty(inode);
3584                 }
3585                 iocb->ki_pos = pos;
3586         }
3587         if (written != -EIOCBQUEUED)
3588                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3589 out:
3590         return written;
3591 }
3592 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3593
3594 /*
3595  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3596  * page. This function is specifically for buffered writes.
3597  */
3598 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3599                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3600 {
3601         struct page *page;
3602         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3603
3604         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3605                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3606
3607         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3608                         mapping_gfp_mask(mapping));
3609         if (page)
3610                 wait_for_stable_page(page);
3611
3612         return page;
3613 }
3614 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3615
3616 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3617                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3618 {
3619         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3620         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3621         long status = 0;
3622         ssize_t written = 0;
3623         unsigned int flags = 0;
3624
3625         do {
3626                 struct page *page;
3627                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3628                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3629                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3630                 void *fsdata;
3631
3632                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3633                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3634                                                 iov_iter_count(i));
3635
3636 again:
3637                 /*
3638                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3639                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3640                  * same page as we're writing to, without it being marked
3641                  * up-to-date.
3642                  */
3643                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3644                         status = -EFAULT;
3645                         break;
3646                 }
3647
3648                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3649                         status = -EINTR;
3650                         break;
3651                 }
3652
3653                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3654                                                 &page, &fsdata);
3655                 if (unlikely(status < 0))
3656                         break;
3657
3658                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3659                         flush_dcache_page(page);
3660
3661                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3662                 flush_dcache_page(page);
3663
3664                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3665                                                 page, fsdata);
3666                 if (unlikely(status != copied)) {
3667                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3668                         if (unlikely(status < 0))
3669                                 break;
3670                 }
3671                 cond_resched();
3672
3673                 if (unlikely(status == 0)) {
3674                         /*
3675                          * A short copy made ->write_end() reject the
3676                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3677                          * halfway through, might be a race with munmap,
3678                          * might be severe memory pressure.
3679                          */
3680                         if (copied)
3681                                 bytes = copied;
3682                         goto again;
3683                 }
3684                 pos += status;
3685                 written += status;
3686
3687                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3688         } while (iov_iter_count(i));
3689
3690         return written ? written : status;
3691 }
3692 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3693
3694 /**
3695  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3696  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3697  * @from:       iov_iter with data to write
3698  *
3699  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3700  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3701  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3702  * do direct IO or a standard buffered write.
3703  *
3704  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3705  * object which does not need locking at all.
3706  *
3707  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3708  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3709  * avoid syncing under i_mutex.
3710  *
3711  * Return:
3712  * * number of bytes written, even for truncated writes
3713  * * negative error code if no data has been written at all
3714  */
3715 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3716 {
3717         struct file *file = iocb->ki_filp;
3718         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3719         struct inode    *inode = mapping->host;
3720         ssize_t         written = 0;
3721         ssize_t         err;
3722         ssize_t         status;
3723
3724         /* We can write back this queue in page reclaim */
3725         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3726         err = file_remove_privs(file);
3727         if (err)
3728                 goto out;
3729
3730         err = file_update_time(file);
3731         if (err)
3732                 goto out;
3733
3734         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3735                 loff_t pos, endbyte;
3736
3737                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3738                 /*
3739                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3740                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3741                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3742                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3743                  * page-cache pages correctly).
3744                  */
3745                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3746                         goto out;
3747
3748                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3749                 /*
3750                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3751                  * then we want to return the number of bytes which were
3752                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3753                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3754                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3755                  */
3756                 if (unlikely(status < 0)) {
3757                         err = status;
3758                         goto out;
3759                 }
3760                 /*
3761                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3762                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3763                  * semantics.
3764                  */
3765                 endbyte = pos + status - 1;
3766                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3767                 if (err == 0) {
3768                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3769                         written += status;
3770                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3771                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3772                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3773                 } else {
3774                         /*
3775                          * We don't know how much we wrote, so just return
3776                          * the number of bytes which were direct-written
3777                          */
3778                 }
3779         } else {
3780                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3781                 if (likely(written > 0))
3782                         iocb->ki_pos += written;
3783         }
3784 out:
3785         current->backing_dev_info = NULL;
3786         return written ? written : err;
3787 }
3788 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3789
3790 /**
3791  * generic_file_write_iter - write data to a file
3792  * @iocb:       IO state structure
3793  * @from:       iov_iter with data to write
3794  *
3795  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3796  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3797  * and acquires i_mutex as needed.
3798  * Return:
3799  * * negative error code if no data has been written at all of
3800  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3801  * * number of bytes written, even for truncated writes
3802  */
3803 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3804 {
3805         struct file *file = iocb->ki_filp;
3806         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3807         ssize_t ret;
3808
3809         inode_lock(inode);
3810         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3811         if (ret > 0)
3812                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3813         inode_unlock(inode);
3814
3815         if (ret > 0)
3816                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3817         return ret;
3818 }
3819 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3820
3821 /**
3822  * try_to_release_page() - release old fs-specific metadata on a page
3823  *
3824  * @page: the page which the kernel is trying to free
3825  * @gfp_mask: memory allocation flags (and I/O mode)
3826  *
3827  * The address_space is to try to release any data against the page
3828  * (presumably at page->private).
3829  *
3830  * This may also be called if PG_fscache is set on a page, indicating that the
3831  * page is known to the local caching routines.
3832  *
3833  * The @gfp_mask argument specifies whether I/O may be performed to release
3834  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3835  *
3836  * Return: %1 if the release was successful, otherwise return zero.
3837  */
3838 int try_to_release_page(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
3839 {
3840         struct address_space * const mapping = page->mapping;
3841
3842         BUG_ON(!PageLocked(page));
3843         if (PageWriteback(page))
3844                 return 0;
3845
3846         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3847                 return mapping->a_ops->releasepage(page, gfp_mask);
3848         return try_to_free_buffers(page);
3849 }
3850
3851 EXPORT_SYMBOL(try_to_release_page);