tools headers UAPI: Sync linux/prctl.h with the kernel sources
[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         unsigned long flags;
262
263         BUG_ON(!PageLocked(page));
264         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
265         __delete_from_page_cache(page, NULL);
266         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
267
268         page_cache_free_page(mapping, page);
269 }
270 EXPORT_SYMBOL(delete_from_page_cache);
271
272 /*
273  * page_cache_delete_batch - delete several pages from page cache
274  * @mapping: the mapping to which pages belong
275  * @pvec: pagevec with pages to delete
276  *
277  * The function walks over mapping->i_pages and removes pages passed in @pvec
278  * from the mapping. The function expects @pvec to be sorted by page index
279  * and is optimised for it to be dense.
280  * It tolerates holes in @pvec (mapping entries at those indices are not
281  * modified). The function expects only THP head pages to be present in the
282  * @pvec.
283  *
284  * The function expects the i_pages lock to be held.
285  */
286 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
287                              struct pagevec *pvec)
288 {
289         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, pvec->pages[0]->index);
290         int total_pages = 0;
291         int i = 0;
292         struct page *page;
293
294         mapping_set_update(&xas, mapping);
295         xas_for_each(&xas, page, ULONG_MAX) {
296                 if (i >= pagevec_count(pvec))
297                         break;
298
299                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
300                 if (xa_is_value(page))
301                         continue;
302                 /*
303                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
304                  * pages locked so they are protected from being removed.
305                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
306                  * means our page has been removed, which shouldn't be
307                  * possible because we're holding the PageLock.
308                  */
309                 if (page != pvec->pages[i]) {
310                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index > pvec->pages[i]->index,
311                                         page);
312                         continue;
313                 }
314
315                 WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
316
317                 if (page->index == xas.xa_index)
318                         page->mapping = NULL;
319                 /* Leave page->index set: truncation lookup relies on it */
320
321                 /*
322                  * Move to the next page in the vector if this is a regular
323                  * page or the index is of the last sub-page of this compound
324                  * page.
325                  */
326                 if (page->index + compound_nr(page) - 1 == xas.xa_index)
327                         i++;
328                 xas_store(&xas, NULL);
329                 total_pages++;
330         }
331         mapping->nrpages -= total_pages;
332 }
333
334 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
335                                   struct pagevec *pvec)
336 {
337         int i;
338         unsigned long flags;
339
340         if (!pagevec_count(pvec))
341                 return;
342
343         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
344         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
345                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(pvec->pages[i]);
346
347                 unaccount_page_cache_page(mapping, pvec->pages[i]);
348         }
349         page_cache_delete_batch(mapping, pvec);
350         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
351
352         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++)
353                 page_cache_free_page(mapping, pvec->pages[i]);
354 }
355
356 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
357 {
358         int ret = 0;
359         /* Check for outstanding write errors */
360         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
361             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
362                 ret = -ENOSPC;
363         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
364             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
365                 ret = -EIO;
366         return ret;
367 }
368 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
369
370 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
371 {
372         /* Check for outstanding write errors */
373         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
374                 return -EIO;
375         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
376                 return -ENOSPC;
377         return 0;
378 }
379
380 /**
381  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
382  * @mapping:    address space structure to write
383  * @start:      offset in bytes where the range starts
384  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
385  * @sync_mode:  enable synchronous operation
386  *
387  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
388  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
389  *
390  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
391  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
392  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
393  * be waited upon, and not just skipped over.
394  *
395  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
396  */
397 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
398                                 loff_t end, int sync_mode)
399 {
400         int ret;
401         struct writeback_control wbc = {
402                 .sync_mode = sync_mode,
403                 .nr_to_write = LONG_MAX,
404                 .range_start = start,
405                 .range_end = end,
406         };
407
408         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
409             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
410                 return 0;
411
412         wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);
413         ret = do_writepages(mapping, &wbc);
414         wbc_detach_inode(&wbc);
415         return ret;
416 }
417
418 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
419         int sync_mode)
420 {
421         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
422 }
423
424 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
425 {
426         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
427 }
428 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
429
430 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
431                                 loff_t end)
432 {
433         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
434 }
435 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
436
437 /**
438  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
439  * @mapping:    target address_space
440  *
441  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
442  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
443  *
444  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
445  */
446 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
447 {
448         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
449 }
450 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
451
452 /**
453  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
454  * @mapping:           address space within which to check
455  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
456  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
457  *
458  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
459  * direct writing in this range will trigger a writeback.
460  *
461  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
462  * %false otherwise.
463  */
464 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
465                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
466 {
467         struct page *page;
468         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
469         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
470
471         if (end_byte < start_byte)
472                 return false;
473
474         rcu_read_lock();
475         for (;;) {
476                 page = xas_find(&xas, max);
477                 if (xas_retry(&xas, page))
478                         continue;
479                 /* Shadow entries don't count */
480                 if (xa_is_value(page))
481                         continue;
482                 /*
483                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
484                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
485                  * there was a page here recently.
486                  */
487                 break;
488         }
489         rcu_read_unlock();
490
491         return page != NULL;
492 }
493 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
494
495 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
496                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
497 {
498         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
499         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
500         struct pagevec pvec;
501         int nr_pages;
502
503         if (end_byte < start_byte)
504                 return;
505
506         pagevec_init(&pvec);
507         while (index <= end) {
508                 unsigned i;
509
510                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
511                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
512                 if (!nr_pages)
513                         break;
514
515                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
516                         struct page *page = pvec.pages[i];
517
518                         wait_on_page_writeback(page);
519                         ClearPageError(page);
520                 }
521                 pagevec_release(&pvec);
522                 cond_resched();
523         }
524 }
525
526 /**
527  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
528  * @mapping:            address space structure to wait for
529  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
530  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
531  *
532  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
533  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
534  * the address space and return it.
535  *
536  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
537  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
538  * reporting the error.
539  *
540  * Return: error status of the address space.
541  */
542 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
543                             loff_t end_byte)
544 {
545         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
546         return filemap_check_errors(mapping);
547 }
548 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
549
550 /**
551  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
552  * @mapping:            address space structure to wait for
553  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
554  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
555  *
556  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
557  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
558  * this function does not clear error status of the address space.
559  *
560  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
561  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
562  * fsfreeze(8)
563  */
564 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
565                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
566 {
567         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
568         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
569 }
570 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
571
572 /**
573  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
574  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
575  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
576  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
577  *
578  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
579  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
580  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
581  *
582  * Since the error status of the file is advanced by this function,
583  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
584  * reporting the error.
585  *
586  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
587  */
588 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
589 {
590         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
591
592         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
593         return file_check_and_advance_wb_err(file);
594 }
595 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
596
597 /**
598  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
599  * @mapping: address space structure to wait for
600  *
601  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
602  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
603  * does not clear error status of the address space.
604  *
605  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
606  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
607  * fsfreeze(8)
608  *
609  * Return: error status of the address space.
610  */
611 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
612 {
613         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
614         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
615 }
616 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
617
618 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
619 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
620 {
621         return mapping->nrpages;
622 }
623
624 /**
625  * filemap_range_needs_writeback - check if range potentially needs writeback
626  * @mapping:           address space within which to check
627  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
628  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
629  *
630  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
631  * direct writing in this range will trigger a writeback. Used by O_DIRECT
632  * read/write with IOCB_NOWAIT, to see if the caller needs to do
633  * filemap_write_and_wait_range() before proceeding.
634  *
635  * Return: %true if the caller should do filemap_write_and_wait_range() before
636  * doing O_DIRECT to a page in this range, %false otherwise.
637  */
638 bool filemap_range_needs_writeback(struct address_space *mapping,
639                                    loff_t start_byte, loff_t end_byte)
640 {
641         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
642         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
643         struct page *page;
644
645         if (!mapping_needs_writeback(mapping))
646                 return false;
647         if (!mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY) &&
648             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK))
649                 return false;
650         if (end_byte < start_byte)
651                 return false;
652
653         rcu_read_lock();
654         xas_for_each(&xas, page, max) {
655                 if (xas_retry(&xas, page))
656                         continue;
657                 if (xa_is_value(page))
658                         continue;
659                 if (PageDirty(page) || PageLocked(page) || PageWriteback(page))
660                         break;
661         }
662         rcu_read_unlock();
663         return page != NULL;
664 }
665 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_needs_writeback);
666
667 /**
668  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
669  * @mapping:    the address_space for the pages
670  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
671  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
672  *
673  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
674  *
675  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
676  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
677  *
678  * Return: error status of the address space.
679  */
680 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
681                                  loff_t lstart, loff_t lend)
682 {
683         int err = 0;
684
685         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
686                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
687                                                  WB_SYNC_ALL);
688                 /*
689                  * Even if the above returned error, the pages may be
690                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
691                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
692                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
693                  */
694                 if (err != -EIO) {
695                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
696                                                 lstart, lend);
697                         if (!err)
698                                 err = err2;
699                 } else {
700                         /* Clear any previously stored errors */
701                         filemap_check_errors(mapping);
702                 }
703         } else {
704                 err = filemap_check_errors(mapping);
705         }
706         return err;
707 }
708 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
709
710 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
711 {
712         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
713
714         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
715 }
716 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
717
718 /**
719  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
720  *                                 and advance wb_err to current one
721  * @file: struct file on which the error is being reported
722  *
723  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
724  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
725  * since the file was opened if there haven't been any).
726  *
727  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
728  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
729  *
730  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
731  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
732  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
733  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
734  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
735  *
736  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
737  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
738  * the latest value swapped in for this file descriptor.
739  *
740  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
741  */
742 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
743 {
744         int err = 0;
745         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
746         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
747
748         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
749         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
750                 /* Something changed, must use slow path */
751                 spin_lock(&file->f_lock);
752                 old = file->f_wb_err;
753                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
754                                                 &file->f_wb_err);
755                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
756                 spin_unlock(&file->f_lock);
757         }
758
759         /*
760          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
761          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
762          * that the legacy code would have had on these flags.
763          */
764         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
765         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
766         return err;
767 }
768 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
769
770 /**
771  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
772  * @file:       file pointing to address_space with pages
773  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
774  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
775  *
776  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
777  *
778  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
779  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
780  *
781  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
782  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
783  *
784  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
785  */
786 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
787 {
788         int err = 0, err2;
789         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
790
791         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
792                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
793                                                  WB_SYNC_ALL);
794                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
795                 if (err != -EIO)
796                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
797         }
798         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
799         if (!err)
800                 err = err2;
801         return err;
802 }
803 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
804
805 /**
806  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
807  * @old:        page to be replaced
808  * @new:        page to replace with
809  *
810  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
811  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
812  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
813  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
814  * caller must do that.
815  *
816  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
817  */
818 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
819 {
820         struct address_space *mapping = old->mapping;
821         void (*freepage)(struct page *) = mapping->a_ops->freepage;
822         pgoff_t offset = old->index;
823         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
824         unsigned long flags;
825
826         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
827         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
828         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
829
830         get_page(new);
831         new->mapping = mapping;
832         new->index = offset;
833
834         mem_cgroup_migrate(old, new);
835
836         xas_lock_irqsave(&xas, flags);
837         xas_store(&xas, new);
838
839         old->mapping = NULL;
840         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
841         if (!PageHuge(old))
842                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
843         if (!PageHuge(new))
844                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
845         if (PageSwapBacked(old))
846                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
847         if (PageSwapBacked(new))
848                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
849         xas_unlock_irqrestore(&xas, flags);
850         if (freepage)
851                 freepage(old);
852         put_page(old);
853 }
854 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
855
856 noinline int __add_to_page_cache_locked(struct page *page,
857                                         struct address_space *mapping,
858                                         pgoff_t offset, gfp_t gfp,
859                                         void **shadowp)
860 {
861         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
862         int huge = PageHuge(page);
863         int error;
864         bool charged = false;
865
866         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
867         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapBacked(page), page);
868         mapping_set_update(&xas, mapping);
869
870         get_page(page);
871         page->mapping = mapping;
872         page->index = offset;
873
874         if (!huge) {
875                 error = mem_cgroup_charge(page, current->mm, gfp);
876                 if (error)
877                         goto error;
878                 charged = true;
879         }
880
881         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
882
883         do {
884                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
885                 void *entry, *old = NULL;
886
887                 if (order > thp_order(page))
888                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
889                                         order, gfp);
890                 xas_lock_irq(&xas);
891                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
892                         old = entry;
893                         if (!xa_is_value(entry)) {
894                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
895                                 goto unlock;
896                         }
897                 }
898
899                 if (old) {
900                         if (shadowp)
901                                 *shadowp = old;
902                         /* entry may have been split before we acquired lock */
903                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
904                         if (order > thp_order(page)) {
905                                 xas_split(&xas, old, order);
906                                 xas_reset(&xas);
907                         }
908                 }
909
910                 xas_store(&xas, page);
911                 if (xas_error(&xas))
912                         goto unlock;
913
914                 mapping->nrpages++;
915
916                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
917                 if (!huge)
918                         __inc_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
919 unlock:
920                 xas_unlock_irq(&xas);
921         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
922
923         if (xas_error(&xas)) {
924                 error = xas_error(&xas);
925                 if (charged)
926                         mem_cgroup_uncharge(page);
927                 goto error;
928         }
929
930         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(page);
931         return 0;
932 error:
933         page->mapping = NULL;
934         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
935         put_page(page);
936         return error;
937 }
938 ALLOW_ERROR_INJECTION(__add_to_page_cache_locked, ERRNO);
939
940 /**
941  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
942  * @page:       page to add
943  * @mapping:    the page's address_space
944  * @offset:     page index
945  * @gfp_mask:   page allocation mode
946  *
947  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
948  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
949  *
950  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
951  */
952 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
953                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
954 {
955         return __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
956                                           gfp_mask, NULL);
957 }
958 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
959
960 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
961                                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
962 {
963         void *shadow = NULL;
964         int ret;
965
966         __SetPageLocked(page);
967         ret = __add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset,
968                                          gfp_mask, &shadow);
969         if (unlikely(ret))
970                 __ClearPageLocked(page);
971         else {
972                 /*
973                  * The page might have been evicted from cache only
974                  * recently, in which case it should be activated like
975                  * any other repeatedly accessed page.
976                  * The exception is pages getting rewritten; evicting other
977                  * data from the working set, only to cache data that will
978                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
979                  */
980                 WARN_ON_ONCE(PageActive(page));
981                 if (!(gfp_mask & __GFP_WRITE) && shadow)
982                         workingset_refault(page, shadow);
983                 lru_cache_add(page);
984         }
985         return ret;
986 }
987 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_to_page_cache_lru);
988
989 #ifdef CONFIG_NUMA
990 struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
991 {
992         int n;
993         struct page *page;
994
995         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
996                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
997                 do {
998                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
999                         n = cpuset_mem_spread_node();
1000                         page = __alloc_pages_node(n, gfp, 0);
1001                 } while (!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
1002
1003                 return page;
1004         }
1005         return alloc_pages(gfp, 0);
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_alloc);
1008 #endif
1009
1010 /*
1011  * In order to wait for pages to become available there must be
1012  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1013  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1014  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1015  * become available, and for the woken contexts to check to be
1016  * sure the appropriate page became available, this saves space
1017  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1018  * collisions.
1019  */
1020 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1021 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1022 static wait_queue_head_t page_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1023
1024 static wait_queue_head_t *page_waitqueue(struct page *page)
1025 {
1026         return &page_wait_table[hash_ptr(page, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1027 }
1028
1029 void __init pagecache_init(void)
1030 {
1031         int i;
1032
1033         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1034                 init_waitqueue_head(&page_wait_table[i]);
1035
1036         page_writeback_init();
1037 }
1038
1039 /*
1040  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1041  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1042  * one.
1043  *
1044  * We have:
1045  *
1046  *  (a) no special bits set:
1047  *
1048  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1049  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1050  *      and remove it from the wait queue.
1051  *
1052  *      Simple and straightforward.
1053  *
1054  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1055  *
1056  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1057  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1058  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1059  *
1060  *      This is the traditional exclusive wait.
1061  *
1062  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1063  *
1064  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1065  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1066  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1067  *      the waiter.
1068  *
1069  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1070  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1071  *      that it now has the lock.
1072  */
1073 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1074 {
1075         unsigned int flags;
1076         struct wait_page_key *key = arg;
1077         struct wait_page_queue *wait_page
1078                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1079
1080         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1081                 return 0;
1082
1083         /*
1084          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1085          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1086          */
1087         flags = wait->flags;
1088         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1089                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1090                         return -1;
1091                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1092                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->page->flags))
1093                                 return -1;
1094                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1095                 }
1096         }
1097
1098         /*
1099          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1100          * is waiting for this will be checking the flags without
1101          * any locking.
1102          *
1103          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1104          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1105          * with the load-acquire in wait_on_page_bit_common().
1106          */
1107         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1108         wake_up_state(wait->private, mode);
1109
1110         /*
1111          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1112          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1113          *
1114          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1115          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1116          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1117          * might be de-allocated and the process might even have
1118          * exited.
1119          */
1120         list_del_init_careful(&wait->entry);
1121         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1122 }
1123
1124 static void wake_up_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1125 {
1126         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1127         struct wait_page_key key;
1128         unsigned long flags;
1129         wait_queue_entry_t bookmark;
1130
1131         key.page = page;
1132         key.bit_nr = bit_nr;
1133         key.page_match = 0;
1134
1135         bookmark.flags = 0;
1136         bookmark.private = NULL;
1137         bookmark.func = NULL;
1138         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1139
1140         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1141         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1142
1143         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1144                 /*
1145                  * Take a breather from holding the lock,
1146                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1147                  * to acquire the lock and remove themselves
1148                  * from wait queue
1149                  */
1150                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1151                 cpu_relax();
1152                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1153                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1154         }
1155
1156         /*
1157          * It is possible for other pages to have collided on the waitqueue
1158          * hash, so in that case check for a page match. That prevents a long-
1159          * term waiter
1160          *
1161          * It is still possible to miss a case here, when we woke page waiters
1162          * and removed them from the waitqueue, but there are still other
1163          * page waiters.
1164          */
1165         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match) {
1166                 ClearPageWaiters(page);
1167                 /*
1168                  * It's possible to miss clearing Waiters here, when we woke
1169                  * our page waiters, but the hashed waitqueue has waiters for
1170                  * other pages on it.
1171                  *
1172                  * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1173                  */
1174         }
1175         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1176 }
1177
1178 static void wake_up_page(struct page *page, int bit)
1179 {
1180         if (!PageWaiters(page))
1181                 return;
1182         wake_up_page_bit(page, bit);
1183 }
1184
1185 /*
1186  * A choice of three behaviors for wait_on_page_bit_common():
1187  */
1188 enum behavior {
1189         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1190                          * __lock_page() waiting on then setting PG_locked.
1191                          */
1192         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1193                          * wait_on_page_writeback() waiting on PG_writeback.
1194                          */
1195         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1196                          * like put_and_wait_on_page_locked() on PG_locked.
1197                          */
1198 };
1199
1200 /*
1201  * Attempt to check (or get) the page bit, and mark us done
1202  * if successful.
1203  */
1204 static inline bool trylock_page_bit_common(struct page *page, int bit_nr,
1205                                         struct wait_queue_entry *wait)
1206 {
1207         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1208                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags))
1209                         return false;
1210         } else if (test_bit(bit_nr, &page->flags))
1211                 return false;
1212
1213         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1214         return true;
1215 }
1216
1217 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1218 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1219
1220 static inline int wait_on_page_bit_common(wait_queue_head_t *q,
1221         struct page *page, int bit_nr, int state, enum behavior behavior)
1222 {
1223         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1224         struct wait_page_queue wait_page;
1225         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1226         bool thrashing = false;
1227         bool delayacct = false;
1228         unsigned long pflags;
1229
1230         if (bit_nr == PG_locked &&
1231             !PageUptodate(page) && PageWorkingset(page)) {
1232                 if (!PageSwapBacked(page)) {
1233                         delayacct_thrashing_start();
1234                         delayacct = true;
1235                 }
1236                 psi_memstall_enter(&pflags);
1237                 thrashing = true;
1238         }
1239
1240         init_wait(wait);
1241         wait->func = wake_page_function;
1242         wait_page.page = page;
1243         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1244
1245 repeat:
1246         wait->flags = 0;
1247         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1248                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1249                 if (--unfairness < 0)
1250                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1251         }
1252
1253         /*
1254          * Do one last check whether we can get the
1255          * page bit synchronously.
1256          *
1257          * Do the SetPageWaiters() marking before that
1258          * to let any waker we _just_ missed know they
1259          * need to wake us up (otherwise they'll never
1260          * even go to the slow case that looks at the
1261          * page queue), and add ourselves to the wait
1262          * queue if we need to sleep.
1263          *
1264          * This part needs to be done under the queue
1265          * lock to avoid races.
1266          */
1267         spin_lock_irq(&q->lock);
1268         SetPageWaiters(page);
1269         if (!trylock_page_bit_common(page, bit_nr, wait))
1270                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1271         spin_unlock_irq(&q->lock);
1272
1273         /*
1274          * From now on, all the logic will be based on
1275          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1276          * see whether the page bit testing has already
1277          * been done by the wake function.
1278          *
1279          * We can drop our reference to the page.
1280          */
1281         if (behavior == DROP)
1282                 put_page(page);
1283
1284         /*
1285          * Note that until the "finish_wait()", or until
1286          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1287          * be very careful with the 'wait->flags', because
1288          * we may race with a waker that sets them.
1289          */
1290         for (;;) {
1291                 unsigned int flags;
1292
1293                 set_current_state(state);
1294
1295                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1296                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1297                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1298                         if (signal_pending_state(state, current))
1299                                 break;
1300
1301                         io_schedule();
1302                         continue;
1303                 }
1304
1305                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1306                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1307                         break;
1308
1309                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1310                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1311                         break;
1312
1313                 /*
1314                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1315                  * try to get it ourselves.
1316                  *
1317                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1318                  */
1319                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, &page->flags)))
1320                         goto repeat;
1321
1322                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1323                 break;
1324         }
1325
1326         /*
1327          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1328          * waiter from the wait-queues, but the PageWaiters bit will remain
1329          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1330          * to do it here would be difficult and prone to races.
1331          */
1332         finish_wait(q, wait);
1333
1334         if (thrashing) {
1335                 if (delayacct)
1336                         delayacct_thrashing_end();
1337                 psi_memstall_leave(&pflags);
1338         }
1339
1340         /*
1341          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1342          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1343          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1344          * test but before the 'finish_wait()'.
1345          *
1346          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1347          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1348          * return value based on that state without races.
1349          *
1350          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1351          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1352          */
1353         if (behavior == EXCLUSIVE)
1354                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1355
1356         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1357 }
1358
1359 void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr)
1360 {
1361         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1362         wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1363 }
1364 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit);
1365
1366 int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr)
1367 {
1368         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1369         return wait_on_page_bit_common(q, page, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1370 }
1371 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_bit_killable);
1372
1373 /**
1374  * put_and_wait_on_page_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1375  * @page: The page to wait for.
1376  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1377  *
1378  * The caller should hold a reference on @page.  They expect the page to
1379  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1380  * (for example) by holding the reference while waiting for the page to
1381  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1382  * dereference @page.
1383  *
1384  * Return: 0 if the page was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1385  */
1386 int put_and_wait_on_page_locked(struct page *page, int state)
1387 {
1388         wait_queue_head_t *q;
1389
1390         page = compound_head(page);
1391         q = page_waitqueue(page);
1392         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, state, DROP);
1393 }
1394
1395 /**
1396  * add_page_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
1397  * @page: Page defining the wait queue of interest
1398  * @waiter: Waiter to add to the queue
1399  *
1400  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @page.
1401  */
1402 void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_entry_t *waiter)
1403 {
1404         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1405         unsigned long flags;
1406
1407         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1408         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1409         SetPageWaiters(page);
1410         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1411 }
1412 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_page_wait_queue);
1413
1414 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1415
1416 /*
1417  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1418  *
1419  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1420  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1421  * not support that special operation, we just do this all by hand
1422  * instead.
1423  *
1424  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1425  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1426  * in the same byte as PG_locked.
1427  */
1428 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1429 {
1430         clear_bit_unlock(nr, mem);
1431         /* smp_mb__after_atomic(); */
1432         return test_bit(PG_waiters, mem);
1433 }
1434
1435 #endif
1436
1437 /**
1438  * unlock_page - unlock a locked page
1439  * @page: the page
1440  *
1441  * Unlocks the page and wakes up sleepers in wait_on_page_locked().
1442  * Also wakes sleepers in wait_on_page_writeback() because the wakeup
1443  * mechanism between PageLocked pages and PageWriteback pages is shared.
1444  * But that's OK - sleepers in wait_on_page_writeback() just go back to sleep.
1445  *
1446  * Note that this depends on PG_waiters being the sign bit in the byte
1447  * that contains PG_locked - thus the BUILD_BUG_ON(). That allows us to
1448  * clear the PG_locked bit and test PG_waiters at the same time fairly
1449  * portably (architectures that do LL/SC can test any bit, while x86 can
1450  * test the sign bit).
1451  */
1452 void unlock_page(struct page *page)
1453 {
1454         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1455         page = compound_head(page);
1456         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1457         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, &page->flags))
1458                 wake_up_page_bit(page, PG_locked);
1459 }
1460 EXPORT_SYMBOL(unlock_page);
1461
1462 /**
1463  * end_page_private_2 - Clear PG_private_2 and release any waiters
1464  * @page: The page
1465  *
1466  * Clear the PG_private_2 bit on a page and wake up any sleepers waiting for
1467  * this.  The page ref held for PG_private_2 being set is released.
1468  *
1469  * This is, for example, used when a netfs page is being written to a local
1470  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same page to be
1471  * serialised.
1472  */
1473 void end_page_private_2(struct page *page)
1474 {
1475         page = compound_head(page);
1476         VM_BUG_ON_PAGE(!PagePrivate2(page), page);
1477         clear_bit_unlock(PG_private_2, &page->flags);
1478         wake_up_page_bit(page, PG_private_2);
1479         put_page(page);
1480 }
1481 EXPORT_SYMBOL(end_page_private_2);
1482
1483 /**
1484  * wait_on_page_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a page
1485  * @page: The page to wait on
1486  *
1487  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a page.
1488  */
1489 void wait_on_page_private_2(struct page *page)
1490 {
1491         page = compound_head(page);
1492         while (PagePrivate2(page))
1493                 wait_on_page_bit(page, PG_private_2);
1494 }
1495 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_private_2);
1496
1497 /**
1498  * wait_on_page_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a page
1499  * @page: The page to wait on
1500  *
1501  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a page or until a
1502  * fatal signal is received by the calling task.
1503  *
1504  * Return:
1505  * - 0 if successful.
1506  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1507  */
1508 int wait_on_page_private_2_killable(struct page *page)
1509 {
1510         int ret = 0;
1511
1512         page = compound_head(page);
1513         while (PagePrivate2(page)) {
1514                 ret = wait_on_page_bit_killable(page, PG_private_2);
1515                 if (ret < 0)
1516                         break;
1517         }
1518
1519         return ret;
1520 }
1521 EXPORT_SYMBOL(wait_on_page_private_2_killable);
1522
1523 /**
1524  * end_page_writeback - end writeback against a page
1525  * @page: the page
1526  */
1527 void end_page_writeback(struct page *page)
1528 {
1529         /*
1530          * TestClearPageReclaim could be used here but it is an atomic
1531          * operation and overkill in this particular case. Failing to
1532          * shuffle a page marked for immediate reclaim is too mild to
1533          * justify taking an atomic operation penalty at the end of
1534          * ever page writeback.
1535          */
1536         if (PageReclaim(page)) {
1537                 ClearPageReclaim(page);
1538                 rotate_reclaimable_page(page);
1539         }
1540
1541         /*
1542          * Writeback does not hold a page reference of its own, relying
1543          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1544          * But here we must make sure that the page is not freed and
1545          * reused before the wake_up_page().
1546          */
1547         get_page(page);
1548         if (!test_clear_page_writeback(page))
1549                 BUG();
1550
1551         smp_mb__after_atomic();
1552         wake_up_page(page, PG_writeback);
1553         put_page(page);
1554 }
1555 EXPORT_SYMBOL(end_page_writeback);
1556
1557 /*
1558  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1559  * flags appropriately
1560  */
1561 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1562 {
1563         if (!is_write) {
1564                 if (!err) {
1565                         SetPageUptodate(page);
1566                 } else {
1567                         ClearPageUptodate(page);
1568                         SetPageError(page);
1569                 }
1570                 unlock_page(page);
1571         } else {
1572                 if (err) {
1573                         struct address_space *mapping;
1574
1575                         SetPageError(page);
1576                         mapping = page_mapping(page);
1577                         if (mapping)
1578                                 mapping_set_error(mapping, err);
1579                 }
1580                 end_page_writeback(page);
1581         }
1582 }
1583 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1584
1585 /**
1586  * __lock_page - get a lock on the page, assuming we need to sleep to get it
1587  * @__page: the page to lock
1588  */
1589 void __lock_page(struct page *__page)
1590 {
1591         struct page *page = compound_head(__page);
1592         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1593         wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1594                                 EXCLUSIVE);
1595 }
1596 EXPORT_SYMBOL(__lock_page);
1597
1598 int __lock_page_killable(struct page *__page)
1599 {
1600         struct page *page = compound_head(__page);
1601         wait_queue_head_t *q = page_waitqueue(page);
1602         return wait_on_page_bit_common(q, page, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1603                                         EXCLUSIVE);
1604 }
1605 EXPORT_SYMBOL_GPL(__lock_page_killable);
1606
1607 int __lock_page_async(struct page *page, struct wait_page_queue *wait)
1608 {
1609         struct wait_queue_head *q = page_waitqueue(page);
1610         int ret = 0;
1611
1612         wait->page = page;
1613         wait->bit_nr = PG_locked;
1614
1615         spin_lock_irq(&q->lock);
1616         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1617         SetPageWaiters(page);
1618         ret = !trylock_page(page);
1619         /*
1620          * If we were successful now, we know we're still on the
1621          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1622          * safe to remove and return success, we know the callback
1623          * isn't going to trigger.
1624          */
1625         if (!ret)
1626                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1627         else
1628                 ret = -EIOCBQUEUED;
1629         spin_unlock_irq(&q->lock);
1630         return ret;
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Return values:
1635  * 1 - page is locked; mmap_lock is still held.
1636  * 0 - page is not locked.
1637  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1638  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1639  *     which case mmap_lock is still held.
1640  *
1641  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return 1
1642  * with the page locked and the mmap_lock unperturbed.
1643  */
1644 int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
1645                          unsigned int flags)
1646 {
1647         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1648                 /*
1649                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1650                  * even though return 0.
1651                  */
1652                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1653                         return 0;
1654
1655                 mmap_read_unlock(mm);
1656                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1657                         wait_on_page_locked_killable(page);
1658                 else
1659                         wait_on_page_locked(page);
1660                 return 0;
1661         }
1662         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1663                 int ret;
1664
1665                 ret = __lock_page_killable(page);
1666                 if (ret) {
1667                         mmap_read_unlock(mm);
1668                         return 0;
1669                 }
1670         } else {
1671                 __lock_page(page);
1672         }
1673         return 1;
1674
1675 }
1676
1677 /**
1678  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1679  * @mapping: Mapping.
1680  * @index: Index.
1681  * @max_scan: Maximum range to search.
1682  *
1683  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1684  * gap with the lowest index.
1685  *
1686  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1687  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1688  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1689  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1690  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1691  *
1692  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1693  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1694  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1695  */
1696 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1697                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1698 {
1699         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1700
1701         while (max_scan--) {
1702                 void *entry = xas_next(&xas);
1703                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1704                         break;
1705                 if (xas.xa_index == 0)
1706                         break;
1707         }
1708
1709         return xas.xa_index;
1710 }
1711 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1712
1713 /**
1714  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1715  * @mapping: Mapping.
1716  * @index: Index.
1717  * @max_scan: Maximum range to search.
1718  *
1719  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1720  * gap with the highest index.
1721  *
1722  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1723  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1724  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1725  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1726  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1727  *
1728  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1729  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1730  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1731  */
1732 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1733                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1734 {
1735         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1736
1737         while (max_scan--) {
1738                 void *entry = xas_prev(&xas);
1739                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1740                         break;
1741                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1742                         break;
1743         }
1744
1745         return xas.xa_index;
1746 }
1747 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1748
1749 /*
1750  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1751  * @mapping: the address_space to search
1752  * @index: The page cache index.
1753  *
1754  * Looks up the page cache slot at @mapping & @index.  If there is a
1755  * page cache page, the head page is returned with an increased refcount.
1756  *
1757  * If the slot holds a shadow entry of a previously evicted page, or a
1758  * swap entry from shmem/tmpfs, it is returned.
1759  *
1760  * Return: The head page or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1761  */
1762 static struct page *mapping_get_entry(struct address_space *mapping,
1763                 pgoff_t index)
1764 {
1765         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1766         struct page *page;
1767
1768         rcu_read_lock();
1769 repeat:
1770         xas_reset(&xas);
1771         page = xas_load(&xas);
1772         if (xas_retry(&xas, page))
1773                 goto repeat;
1774         /*
1775          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1776          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1777          */
1778         if (!page || xa_is_value(page))
1779                 goto out;
1780
1781         if (!page_cache_get_speculative(page))
1782                 goto repeat;
1783
1784         /*
1785          * Has the page moved or been split?
1786          * This is part of the lockless pagecache protocol. See
1787          * include/linux/pagemap.h for details.
1788          */
1789         if (unlikely(page != xas_reload(&xas))) {
1790                 put_page(page);
1791                 goto repeat;
1792         }
1793 out:
1794         rcu_read_unlock();
1795
1796         return page;
1797 }
1798
1799 /**
1800  * pagecache_get_page - Find and get a reference to a page.
1801  * @mapping: The address_space to search.
1802  * @index: The page index.
1803  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the page is returned.
1804  * @gfp_mask: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1805  *
1806  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1807  *
1808  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1809  *
1810  * * %FGP_ACCESSED - The page will be marked accessed.
1811  * * %FGP_LOCK - The page is returned locked.
1812  * * %FGP_HEAD - If the page is present and a THP, return the head page
1813  *   rather than the exact page specified by the index.
1814  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1815  *   instead of allocating a new page to replace it.
1816  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1817  *   @gfp_mask and added to the page cache and the VM's LRU list.
1818  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1819  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1820  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1821  *   returning so the caller can do the same dance.
1822  * * %FGP_WRITE - The page will be written
1823  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp mask
1824  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock
1825  *
1826  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1827  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1828  *
1829  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1830  *
1831  * Return: The found page or %NULL otherwise.
1832  */
1833 struct page *pagecache_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1834                 int fgp_flags, gfp_t gfp_mask)
1835 {
1836         struct page *page;
1837
1838 repeat:
1839         page = mapping_get_entry(mapping, index);
1840         if (xa_is_value(page)) {
1841                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1842                         return page;
1843                 page = NULL;
1844         }
1845         if (!page)
1846                 goto no_page;
1847
1848         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1849                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1850                         if (!trylock_page(page)) {
1851                                 put_page(page);
1852                                 return NULL;
1853                         }
1854                 } else {
1855                         lock_page(page);
1856                 }
1857
1858                 /* Has the page been truncated? */
1859                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1860                         unlock_page(page);
1861                         put_page(page);
1862                         goto repeat;
1863                 }
1864                 VM_BUG_ON_PAGE(!thp_contains(page, index), page);
1865         }
1866
1867         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1868                 mark_page_accessed(page);
1869         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1870                 /* Clear idle flag for buffer write */
1871                 if (page_is_idle(page))
1872                         clear_page_idle(page);
1873         }
1874         if (!(fgp_flags & FGP_HEAD))
1875                 page = find_subpage(page, index);
1876
1877 no_page:
1878         if (!page && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1879                 int err;
1880                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1881                         gfp_mask |= __GFP_WRITE;
1882                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1883                         gfp_mask &= ~__GFP_FS;
1884
1885                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
1886                 if (!page)
1887                         return NULL;
1888
1889                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1890                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1891
1892                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
1893                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1894                         __SetPageReferenced(page);
1895
1896                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask);
1897                 if (unlikely(err)) {
1898                         put_page(page);
1899                         page = NULL;
1900                         if (err == -EEXIST)
1901                                 goto repeat;
1902                 }
1903
1904                 /*
1905                  * add_to_page_cache_lru locks the page, and for mmap we expect
1906                  * an unlocked page.
1907                  */
1908                 if (page && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
1909                         unlock_page(page);
1910         }
1911
1912         return page;
1913 }
1914 EXPORT_SYMBOL(pagecache_get_page);
1915
1916 static inline struct page *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
1917                 xa_mark_t mark)
1918 {
1919         struct page *page;
1920
1921 retry:
1922         if (mark == XA_PRESENT)
1923                 page = xas_find(xas, max);
1924         else
1925                 page = xas_find_marked(xas, max, mark);
1926
1927         if (xas_retry(xas, page))
1928                 goto retry;
1929         /*
1930          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
1931          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
1932          * without attempting to raise page count.
1933          */
1934         if (!page || xa_is_value(page))
1935                 return page;
1936
1937         if (!page_cache_get_speculative(page))
1938                 goto reset;
1939
1940         /* Has the page moved or been split? */
1941         if (unlikely(page != xas_reload(xas))) {
1942                 put_page(page);
1943                 goto reset;
1944         }
1945
1946         return page;
1947 reset:
1948         xas_reset(xas);
1949         goto retry;
1950 }
1951
1952 /**
1953  * find_get_entries - gang pagecache lookup
1954  * @mapping:    The address_space to search
1955  * @start:      The starting page cache index
1956  * @end:        The final page index (inclusive).
1957  * @pvec:       Where the resulting entries are placed.
1958  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
1959  *
1960  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
1961  * the mapping.  The entries are placed in @pvec.  find_get_entries()
1962  * takes a reference on any actual pages it returns.
1963  *
1964  * The search returns a group of mapping-contiguous page cache entries
1965  * with ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1966  * not-present pages.
1967  *
1968  * Any shadow entries of evicted pages, or swap entries from
1969  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
1970  *
1971  * If it finds a Transparent Huge Page, head or tail, find_get_entries()
1972  * stops at that page: the caller is likely to have a better way to handle
1973  * the compound page as a whole, and then skip its extent, than repeatedly
1974  * calling find_get_entries() to return all its tails.
1975  *
1976  * Return: the number of pages and shadow entries which were found.
1977  */
1978 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
1979                 pgoff_t end, struct pagevec *pvec, pgoff_t *indices)
1980 {
1981         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
1982         struct page *page;
1983         unsigned int ret = 0;
1984         unsigned nr_entries = PAGEVEC_SIZE;
1985
1986         rcu_read_lock();
1987         while ((page = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
1988                 /*
1989                  * Terminate early on finding a THP, to allow the caller to
1990                  * handle it all at once; but continue if this is hugetlbfs.
1991                  */
1992                 if (!xa_is_value(page) && PageTransHuge(page) &&
1993                                 !PageHuge(page)) {
1994                         page = find_subpage(page, xas.xa_index);
1995                         nr_entries = ret + 1;
1996                 }
1997
1998                 indices[ret] = xas.xa_index;
1999                 pvec->pages[ret] = page;
2000                 if (++ret == nr_entries)
2001                         break;
2002         }
2003         rcu_read_unlock();
2004
2005         pvec->nr = ret;
2006         return ret;
2007 }
2008
2009 /**
2010  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2011  * @mapping:    The address_space to search.
2012  * @start:      The starting page cache index.
2013  * @end:        The final page index (inclusive).
2014  * @pvec:       Where the resulting entries are placed.
2015  * @indices:    The cache indices of the entries in @pvec.
2016  *
2017  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2018  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Pages are returned
2019  * locked and with an incremented refcount.  Pages which are locked by
2020  * somebody else or under writeback are skipped.  Only the head page of
2021  * a THP is returned.  Pages which are partially outside the range are
2022  * not returned.
2023  *
2024  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2025  * due to not-present entries, THP pages, pages which could not be locked
2026  * or pages under writeback.
2027  *
2028  * Return: The number of entries which were found.
2029  */
2030 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2031                 pgoff_t end, struct pagevec *pvec, pgoff_t *indices)
2032 {
2033         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2034         struct page *page;
2035
2036         rcu_read_lock();
2037         while ((page = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2038                 if (!xa_is_value(page)) {
2039                         if (page->index < start)
2040                                 goto put;
2041                         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != xas.xa_index, page);
2042                         if (page->index + thp_nr_pages(page) - 1 > end)
2043                                 goto put;
2044                         if (!trylock_page(page))
2045                                 goto put;
2046                         if (page->mapping != mapping || PageWriteback(page))
2047                                 goto unlock;
2048                         VM_BUG_ON_PAGE(!thp_contains(page, xas.xa_index),
2049                                         page);
2050                 }
2051                 indices[pvec->nr] = xas.xa_index;
2052                 if (!pagevec_add(pvec, page))
2053                         break;
2054                 goto next;
2055 unlock:
2056                 unlock_page(page);
2057 put:
2058                 put_page(page);
2059 next:
2060                 if (!xa_is_value(page) && PageTransHuge(page)) {
2061                         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2062
2063                         /* Final THP may cross MAX_LFS_FILESIZE on 32-bit */
2064                         xas_set(&xas, page->index + nr_pages);
2065                         if (xas.xa_index < nr_pages)
2066                                 break;
2067                 }
2068         }
2069         rcu_read_unlock();
2070
2071         return pagevec_count(pvec);
2072 }
2073
2074 /**
2075  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
2076  * @mapping:    The address_space to search
2077  * @start:      The starting page index
2078  * @end:        The final page index (inclusive)
2079  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2080  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2081  *
2082  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
2083  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
2084  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
2085  * a reference against the returned pages.
2086  *
2087  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
2088  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
2089  * We also update @start to index the next page for the traversal.
2090  *
2091  * Return: the number of pages which were found. If this number is
2092  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
2093  * reached.
2094  */
2095 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2096                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
2097                               struct page **pages)
2098 {
2099         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2100         struct page *page;
2101         unsigned ret = 0;
2102
2103         if (unlikely(!nr_pages))
2104                 return 0;
2105
2106         rcu_read_lock();
2107         while ((page = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2108                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2109                 if (xa_is_value(page))
2110                         continue;
2111
2112                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2113                 if (++ret == nr_pages) {
2114                         *start = xas.xa_index + 1;
2115                         goto out;
2116                 }
2117         }
2118
2119         /*
2120          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2121          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2122          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2123          * already broken anyway.
2124          */
2125         if (end == (pgoff_t)-1)
2126                 *start = (pgoff_t)-1;
2127         else
2128                 *start = end + 1;
2129 out:
2130         rcu_read_unlock();
2131
2132         return ret;
2133 }
2134
2135 /**
2136  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2137  * @mapping:    The address_space to search
2138  * @index:      The starting page index
2139  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2140  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2141  *
2142  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages(), except
2143  * that the returned number of pages are guaranteed to be contiguous.
2144  *
2145  * Return: the number of pages which were found.
2146  */
2147 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2148                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2149 {
2150         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2151         struct page *page;
2152         unsigned int ret = 0;
2153
2154         if (unlikely(!nr_pages))
2155                 return 0;
2156
2157         rcu_read_lock();
2158         for (page = xas_load(&xas); page; page = xas_next(&xas)) {
2159                 if (xas_retry(&xas, page))
2160                         continue;
2161                 /*
2162                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2163                  * No current caller is looking for DAX entries.
2164                  */
2165                 if (xa_is_value(page))
2166                         break;
2167
2168                 if (!page_cache_get_speculative(page))
2169                         goto retry;
2170
2171                 /* Has the page moved or been split? */
2172                 if (unlikely(page != xas_reload(&xas)))
2173                         goto put_page;
2174
2175                 pages[ret] = find_subpage(page, xas.xa_index);
2176                 if (++ret == nr_pages)
2177                         break;
2178                 continue;
2179 put_page:
2180                 put_page(page);
2181 retry:
2182                 xas_reset(&xas);
2183         }
2184         rcu_read_unlock();
2185         return ret;
2186 }
2187 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2188
2189 /**
2190  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2191  * @mapping:    the address_space to search
2192  * @index:      the starting page index
2193  * @end:        The final page index (inclusive)
2194  * @tag:        the tag index
2195  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2196  * @pages:      where the resulting pages are placed
2197  *
2198  * Like find_get_pages(), except we only return head pages which are tagged
2199  * with @tag.  @index is updated to the index immediately after the last
2200  * page we return, ready for the next iteration.
2201  *
2202  * Return: the number of pages which were found.
2203  */
2204 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2205                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2206                         struct page **pages)
2207 {
2208         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2209         struct page *page;
2210         unsigned ret = 0;
2211
2212         if (unlikely(!nr_pages))
2213                 return 0;
2214
2215         rcu_read_lock();
2216         while ((page = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2217                 /*
2218                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2219                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2220                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2221                  */
2222                 if (xa_is_value(page))
2223                         continue;
2224
2225                 pages[ret] = page;
2226                 if (++ret == nr_pages) {
2227                         *index = page->index + thp_nr_pages(page);
2228                         goto out;
2229                 }
2230         }
2231
2232         /*
2233          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2234          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2235          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2236          * broken anyway.
2237          */
2238         if (end == (pgoff_t)-1)
2239                 *index = (pgoff_t)-1;
2240         else
2241                 *index = end + 1;
2242 out:
2243         rcu_read_unlock();
2244
2245         return ret;
2246 }
2247 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2248
2249 /*
2250  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2251  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2252  *
2253  *      ---R__________________________________________B__________
2254  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2255  *
2256  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2257  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2258  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2259  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2260  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2261  *
2262  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2263  */
2264 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2265 {
2266         ra->ra_pages /= 4;
2267 }
2268
2269 /*
2270  * filemap_get_read_batch - Get a batch of pages for read
2271  *
2272  * Get a batch of pages which represent a contiguous range of bytes
2273  * in the file.  No tail pages will be returned.  If @index is in the
2274  * middle of a THP, the entire THP will be returned.  The last page in
2275  * the batch may have Readahead set or be not Uptodate so that the
2276  * caller can take the appropriate action.
2277  */
2278 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2279                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct pagevec *pvec)
2280 {
2281         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2282         struct page *head;
2283
2284         rcu_read_lock();
2285         for (head = xas_load(&xas); head; head = xas_next(&xas)) {
2286                 if (xas_retry(&xas, head))
2287                         continue;
2288                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(head))
2289                         break;
2290                 if (!page_cache_get_speculative(head))
2291                         goto retry;
2292
2293                 /* Has the page moved or been split? */
2294                 if (unlikely(head != xas_reload(&xas)))
2295                         goto put_page;
2296
2297                 if (!pagevec_add(pvec, head))
2298                         break;
2299                 if (!PageUptodate(head))
2300                         break;
2301                 if (PageReadahead(head))
2302                         break;
2303                 xas.xa_index = head->index + thp_nr_pages(head) - 1;
2304                 xas.xa_offset = (xas.xa_index >> xas.xa_shift) & XA_CHUNK_MASK;
2305                 continue;
2306 put_page:
2307                 put_page(head);
2308 retry:
2309                 xas_reset(&xas);
2310         }
2311         rcu_read_unlock();
2312 }
2313
2314 static int filemap_read_page(struct file *file, struct address_space *mapping,
2315                 struct page *page)
2316 {
2317         int error;
2318
2319         /*
2320          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2321          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if readpage
2322          * fails.
2323          */
2324         ClearPageError(page);
2325         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2326         error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
2327         if (error)
2328                 return error;
2329
2330         error = wait_on_page_locked_killable(page);
2331         if (error)
2332                 return error;
2333         if (PageUptodate(page))
2334                 return 0;
2335         shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2336         return -EIO;
2337 }
2338
2339 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2340                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct page *page)
2341 {
2342         int count;
2343
2344         if (PageUptodate(page))
2345                 return true;
2346         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2347         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2348                 return false;
2349         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2350                 return false;
2351         if (mapping->host->i_blkbits >= (PAGE_SHIFT + thp_order(page)))
2352                 return false;
2353
2354         count = iter->count;
2355         if (page_offset(page) > pos) {
2356                 count -= page_offset(page) - pos;
2357                 pos = 0;
2358         } else {
2359                 pos -= page_offset(page);
2360         }
2361
2362         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(page, pos, count);
2363 }
2364
2365 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2366                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2367                 struct page *page)
2368 {
2369         int error;
2370
2371         if (!trylock_page(page)) {
2372                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2373                         return -EAGAIN;
2374                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2375                         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_KILLABLE);
2376                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2377                 }
2378                 error = __lock_page_async(page, iocb->ki_waitq);
2379                 if (error)
2380                         return error;
2381         }
2382
2383         if (!page->mapping)
2384                 goto truncated;
2385
2386         error = 0;
2387         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, page))
2388                 goto unlock;
2389
2390         error = -EAGAIN;
2391         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2392                 goto unlock;
2393
2394         error = filemap_read_page(iocb->ki_filp, mapping, page);
2395         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2396                 put_page(page);
2397         return error;
2398 truncated:
2399         unlock_page(page);
2400         put_page(page);
2401         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2402 unlock:
2403         unlock_page(page);
2404         return error;
2405 }
2406
2407 static int filemap_create_page(struct file *file,
2408                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2409                 struct pagevec *pvec)
2410 {
2411         struct page *page;
2412         int error;
2413
2414         page = page_cache_alloc(mapping);
2415         if (!page)
2416                 return -ENOMEM;
2417
2418         error = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index,
2419                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2420         if (error == -EEXIST)
2421                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2422         if (error)
2423                 goto error;
2424
2425         error = filemap_read_page(file, mapping, page);
2426         if (error)
2427                 goto error;
2428
2429         pagevec_add(pvec, page);
2430         return 0;
2431 error:
2432         put_page(page);
2433         return error;
2434 }
2435
2436 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2437                 struct address_space *mapping, struct page *page,
2438                 pgoff_t last_index)
2439 {
2440         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2441                 return -EAGAIN;
2442         page_cache_async_readahead(mapping, &file->f_ra, file, page,
2443                         page->index, last_index - page->index);
2444         return 0;
2445 }
2446
2447 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2448                 struct pagevec *pvec)
2449 {
2450         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2451         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2452         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2453         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2454         pgoff_t last_index;
2455         struct page *page;
2456         int err = 0;
2457
2458         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2459 retry:
2460         if (fatal_signal_pending(current))
2461                 return -EINTR;
2462
2463         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, pvec);
2464         if (!pagevec_count(pvec)) {
2465                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2466                         return -EAGAIN;
2467                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2468                                 last_index - index);
2469                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, pvec);
2470         }
2471         if (!pagevec_count(pvec)) {
2472                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2473                         return -EAGAIN;
2474                 err = filemap_create_page(filp, mapping,
2475                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, pvec);
2476                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2477                         goto retry;
2478                 return err;
2479         }
2480
2481         page = pvec->pages[pagevec_count(pvec) - 1];
2482         if (PageReadahead(page)) {
2483                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, page, last_index);
2484                 if (err)
2485                         goto err;
2486         }
2487         if (!PageUptodate(page)) {
2488                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && pagevec_count(pvec) > 1)
2489                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2490                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, page);
2491                 if (err)
2492                         goto err;
2493         }
2494
2495         return 0;
2496 err:
2497         if (err < 0)
2498                 put_page(page);
2499         if (likely(--pvec->nr))
2500                 return 0;
2501         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2502                 goto retry;
2503         return err;
2504 }
2505
2506 /**
2507  * filemap_read - Read data from the page cache.
2508  * @iocb: The iocb to read.
2509  * @iter: Destination for the data.
2510  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2511  *
2512  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2513  * uses the readahead and readpage address_space operations to fetch it.
2514  *
2515  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2516  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2517  * a negative error number.
2518  */
2519 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2520                 ssize_t already_read)
2521 {
2522         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2523         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2524         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2525         struct inode *inode = mapping->host;
2526         struct pagevec pvec;
2527         int i, error = 0;
2528         bool writably_mapped;
2529         loff_t isize, end_offset;
2530
2531         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2532                 return 0;
2533         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2534                 return 0;
2535
2536         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2537         pagevec_init(&pvec);
2538
2539         do {
2540                 cond_resched();
2541
2542                 /*
2543                  * If we've already successfully copied some data, then we
2544                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2545                  * an async read NOWAIT at that point.
2546                  */
2547                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2548                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2549
2550                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &pvec);
2551                 if (error < 0)
2552                         break;
2553
2554                 /*
2555                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2556                  *
2557                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2558                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2559                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2560                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2561                  */
2562                 isize = i_size_read(inode);
2563                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2564                         goto put_pages;
2565                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2566
2567                 /*
2568                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2569                  * cachelines that might be contended:
2570                  */
2571                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2572
2573                 /*
2574                  * When a sequential read accesses a page several times, only
2575                  * mark it as accessed the first time.
2576                  */
2577                 if (iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT !=
2578                     ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT)
2579                         mark_page_accessed(pvec.pages[0]);
2580
2581                 for (i = 0; i < pagevec_count(&pvec); i++) {
2582                         struct page *page = pvec.pages[i];
2583                         size_t page_size = thp_size(page);
2584                         size_t offset = iocb->ki_pos & (page_size - 1);
2585                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2586                                              page_size - offset);
2587                         size_t copied;
2588
2589                         if (end_offset < page_offset(page))
2590                                 break;
2591                         if (i > 0)
2592                                 mark_page_accessed(page);
2593                         /*
2594                          * If users can be writing to this page using arbitrary
2595                          * virtual addresses, take care about potential aliasing
2596                          * before reading the page on the kernel side.
2597                          */
2598                         if (writably_mapped) {
2599                                 int j;
2600
2601                                 for (j = 0; j < thp_nr_pages(page); j++)
2602                                         flush_dcache_page(page + j);
2603                         }
2604
2605                         copied = copy_page_to_iter(page, offset, bytes, iter);
2606
2607                         already_read += copied;
2608                         iocb->ki_pos += copied;
2609                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2610
2611                         if (copied < bytes) {
2612                                 error = -EFAULT;
2613                                 break;
2614                         }
2615                 }
2616 put_pages:
2617                 for (i = 0; i < pagevec_count(&pvec); i++)
2618                         put_page(pvec.pages[i]);
2619                 pagevec_reinit(&pvec);
2620         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2621
2622         file_accessed(filp);
2623
2624         return already_read ? already_read : error;
2625 }
2626 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2627
2628 /**
2629  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2630  * @iocb:       kernel I/O control block
2631  * @iter:       destination for the data read
2632  *
2633  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2634  * that can use the page cache directly.
2635  *
2636  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2637  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2638  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2639  *
2640  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2641  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2642  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2643  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2644  *
2645  * Return:
2646  * * number of bytes copied, even for partial reads
2647  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2648  */
2649 ssize_t
2650 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2651 {
2652         size_t count = iov_iter_count(iter);
2653         ssize_t retval = 0;
2654
2655         if (!count)
2656                 return 0; /* skip atime */
2657
2658         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2659                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2660                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2661                 struct inode *inode = mapping->host;
2662                 loff_t size;
2663
2664                 size = i_size_read(inode);
2665                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2666                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2667                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2668                                 return -EAGAIN;
2669                 } else {
2670                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2671                                                 iocb->ki_pos,
2672                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2673                         if (retval < 0)
2674                                 return retval;
2675                 }
2676
2677                 file_accessed(file);
2678
2679                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2680                 if (retval >= 0) {
2681                         iocb->ki_pos += retval;
2682                         count -= retval;
2683                 }
2684                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2685                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2686
2687                 /*
2688                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2689                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2690                  * we've already read everything we wanted to, or if
2691                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2692                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2693                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2694                  * DAX files, so don't bother trying.
2695                  */
2696                 if (retval < 0 || !count || iocb->ki_pos >= size ||
2697                     IS_DAX(inode))
2698                         return retval;
2699         }
2700
2701         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2702 }
2703 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2704
2705 static inline loff_t page_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2706                 struct address_space *mapping, struct page *page,
2707                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2708 {
2709         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2710         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2711
2712         if (xa_is_value(page) || PageUptodate(page))
2713                 return seek_data ? start : end;
2714         if (!ops->is_partially_uptodate)
2715                 return seek_data ? end : start;
2716
2717         xas_pause(xas);
2718         rcu_read_unlock();
2719         lock_page(page);
2720         if (unlikely(page->mapping != mapping))
2721                 goto unlock;
2722
2723         offset = offset_in_thp(page, start) & ~(bsz - 1);
2724
2725         do {
2726                 if (ops->is_partially_uptodate(page, offset, bsz) == seek_data)
2727                         break;
2728                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2729                 offset += bsz;
2730         } while (offset < thp_size(page));
2731 unlock:
2732         unlock_page(page);
2733         rcu_read_lock();
2734         return start;
2735 }
2736
2737 static inline
2738 unsigned int seek_page_size(struct xa_state *xas, struct page *page)
2739 {
2740         if (xa_is_value(page))
2741                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2742         return thp_size(page);
2743 }
2744
2745 /**
2746  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2747  * @mapping: Address space to search.
2748  * @start: First byte to consider.
2749  * @end: Limit of search (exclusive).
2750  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2751  *
2752  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2753  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2754  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2755  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2756  * unwritten extents.
2757  *
2758  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2759  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2760  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2761  * and @end contain data.
2762  */
2763 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2764                 loff_t end, int whence)
2765 {
2766         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2767         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2768         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2769         struct page *page;
2770
2771         if (end <= start)
2772                 return -ENXIO;
2773
2774         rcu_read_lock();
2775         while ((page = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2776                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2777                 unsigned int seek_size;
2778
2779                 if (start < pos) {
2780                         if (!seek_data)
2781                                 goto unlock;
2782                         start = pos;
2783                 }
2784
2785                 seek_size = seek_page_size(&xas, page);
2786                 pos = round_up(pos + 1, seek_size);
2787                 start = page_seek_hole_data(&xas, mapping, page, start, pos,
2788                                 seek_data);
2789                 if (start < pos)
2790                         goto unlock;
2791                 if (start >= end)
2792                         break;
2793                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2794                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2795                 if (!xa_is_value(page))
2796                         put_page(page);
2797         }
2798         if (seek_data)
2799                 start = -ENXIO;
2800 unlock:
2801         rcu_read_unlock();
2802         if (page && !xa_is_value(page))
2803                 put_page(page);
2804         if (start > end)
2805                 return end;
2806         return start;
2807 }
2808
2809 #ifdef CONFIG_MMU
2810 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2811 /*
2812  * lock_page_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2813  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2814  * @page - the page to lock.
2815  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2816  *
2817  * This works similar to lock_page_or_retry in that it can drop the mmap_lock.
2818  * It differs in that it actually returns the page locked if it returns 1 and 0
2819  * if it couldn't lock the page.  If we did have to drop the mmap_lock then fpin
2820  * will point to the pinned file and needs to be fput()'ed at a later point.
2821  */
2822 static int lock_page_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
2823                                      struct file **fpin)
2824 {
2825         if (trylock_page(page))
2826                 return 1;
2827
2828         /*
2829          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2830          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2831          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2832          */
2833         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2834                 return 0;
2835
2836         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2837         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2838                 if (__lock_page_killable(page)) {
2839                         /*
2840                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2841                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2842                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2843                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2844                          */
2845                         if (*fpin == NULL)
2846                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2847                         return 0;
2848                 }
2849         } else
2850                 __lock_page(page);
2851         return 1;
2852 }
2853
2854
2855 /*
2856  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2857  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2858  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2859  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2860  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2861  */
2862 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2863 {
2864         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2865         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2866         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2867         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
2868         struct file *fpin = NULL;
2869         unsigned int mmap_miss;
2870
2871         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2872         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
2873                 return fpin;
2874         if (!ra->ra_pages)
2875                 return fpin;
2876
2877         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
2878                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2879                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
2880                 return fpin;
2881         }
2882
2883         /* Avoid banging the cache line if not needed */
2884         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2885         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
2886                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
2887
2888         /*
2889          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
2890          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
2891          */
2892         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
2893                 return fpin;
2894
2895         /*
2896          * mmap read-around
2897          */
2898         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2899         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
2900         ra->size = ra->ra_pages;
2901         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
2902         ractl._index = ra->start;
2903         do_page_cache_ra(&ractl, ra->size, ra->async_size);
2904         return fpin;
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
2909  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
2910  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
2911  */
2912 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
2913                                             struct page *page)
2914 {
2915         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2916         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2917         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2918         struct file *fpin = NULL;
2919         unsigned int mmap_miss;
2920         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2921
2922         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
2923         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
2924                 return fpin;
2925         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
2926         if (mmap_miss)
2927                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
2928         if (PageReadahead(page)) {
2929                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
2930                 page_cache_async_readahead(mapping, ra, file,
2931                                            page, offset, ra->ra_pages);
2932         }
2933         return fpin;
2934 }
2935
2936 /**
2937  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
2938  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
2939  *
2940  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
2941  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
2942  *
2943  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
2944  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
2945  * having a lot of duplicated code.
2946  *
2947  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
2948  *
2949  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
2950  * may be dropped before doing I/O or by lock_page_maybe_drop_mmap().
2951  *
2952  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
2953  * has not been released.
2954  *
2955  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
2956  *
2957  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
2958  */
2959 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
2960 {
2961         int error;
2962         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2963         struct file *fpin = NULL;
2964         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2965         struct inode *inode = mapping->host;
2966         pgoff_t offset = vmf->pgoff;
2967         pgoff_t max_off;
2968         struct page *page;
2969         vm_fault_t ret = 0;
2970
2971         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
2972         if (unlikely(offset >= max_off))
2973                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2974
2975         /*
2976          * Do we have something in the page cache already?
2977          */
2978         page = find_get_page(mapping, offset);
2979         if (likely(page) && !(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)) {
2980                 /*
2981                  * We found the page, so try async readahead before
2982                  * waiting for the lock.
2983                  */
2984                 fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page);
2985         } else if (!page) {
2986                 /* No page in the page cache at all */
2987                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
2988                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
2989                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
2990                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
2991 retry_find:
2992                 page = pagecache_get_page(mapping, offset,
2993                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
2994                                           vmf->gfp_mask);
2995                 if (!page) {
2996                         if (fpin)
2997                                 goto out_retry;
2998                         return VM_FAULT_OOM;
2999                 }
3000         }
3001
3002         if (!lock_page_maybe_drop_mmap(vmf, page, &fpin))
3003                 goto out_retry;
3004
3005         /* Did it get truncated? */
3006         if (unlikely(compound_head(page)->mapping != mapping)) {
3007                 unlock_page(page);
3008                 put_page(page);
3009                 goto retry_find;
3010         }
3011         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != offset, page);
3012
3013         /*
3014          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3015          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3016          */
3017         if (unlikely(!PageUptodate(page)))
3018                 goto page_not_uptodate;
3019
3020         /*
3021          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3022          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3023          * redo the fault.
3024          */
3025         if (fpin) {
3026                 unlock_page(page);
3027                 goto out_retry;
3028         }
3029
3030         /*
3031          * Found the page and have a reference on it.
3032          * We must recheck i_size under page lock.
3033          */
3034         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3035         if (unlikely(offset >= max_off)) {
3036                 unlock_page(page);
3037                 put_page(page);
3038                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3039         }
3040
3041         vmf->page = page;
3042         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3043
3044 page_not_uptodate:
3045         /*
3046          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3047          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3048          * because there really aren't any performance issues here
3049          * and we need to check for errors.
3050          */
3051         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3052         error = filemap_read_page(file, mapping, page);
3053         if (fpin)
3054                 goto out_retry;
3055         put_page(page);
3056
3057         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3058                 goto retry_find;
3059
3060         return VM_FAULT_SIGBUS;
3061
3062 out_retry:
3063         /*
3064          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3065          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3066          * page.
3067          */
3068         if (page)
3069                 put_page(page);
3070         if (fpin)
3071                 fput(fpin);
3072         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3073 }
3074 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3075
3076 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3077 {
3078         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3079
3080         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3081         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3082                 unlock_page(page);
3083                 put_page(page);
3084                 return true;
3085         }
3086
3087         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3088             vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3089             if (!ret) {
3090                     /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3091                     unlock_page(page);
3092                     return true;
3093             }
3094         }
3095
3096         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
3097                 vmf->ptl = pmd_lock(mm, vmf->pmd);
3098                 if (likely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
3099                         mm_inc_nr_ptes(mm);
3100                         pmd_populate(mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
3101                         vmf->prealloc_pte = NULL;
3102                 }
3103                 spin_unlock(vmf->ptl);
3104         }
3105
3106         /* See comment in handle_pte_fault() */
3107         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3108                 unlock_page(page);
3109                 put_page(page);
3110                 return true;
3111         }
3112
3113         return false;
3114 }
3115
3116 static struct page *next_uptodate_page(struct page *page,
3117                                        struct address_space *mapping,
3118                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3119 {
3120         unsigned long max_idx;
3121
3122         do {
3123                 if (!page)
3124                         return NULL;
3125                 if (xas_retry(xas, page))
3126                         continue;
3127                 if (xa_is_value(page))
3128                         continue;
3129                 if (PageLocked(page))
3130                         continue;
3131                 if (!page_cache_get_speculative(page))
3132                         continue;
3133                 /* Has the page moved or been split? */
3134                 if (unlikely(page != xas_reload(xas)))
3135                         goto skip;
3136                 if (!PageUptodate(page) || PageReadahead(page))
3137                         goto skip;
3138                 if (PageHWPoison(page))
3139                         goto skip;
3140                 if (!trylock_page(page))
3141                         goto skip;
3142                 if (page->mapping != mapping)
3143                         goto unlock;
3144                 if (!PageUptodate(page))
3145                         goto unlock;
3146                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3147                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3148                         goto unlock;
3149                 return page;
3150 unlock:
3151                 unlock_page(page);
3152 skip:
3153                 put_page(page);
3154         } while ((page = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3155
3156         return NULL;
3157 }
3158
3159 static inline struct page *first_map_page(struct address_space *mapping,
3160                                           struct xa_state *xas,
3161                                           pgoff_t end_pgoff)
3162 {
3163         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3164                                   mapping, xas, end_pgoff);
3165 }
3166
3167 static inline struct page *next_map_page(struct address_space *mapping,
3168                                          struct xa_state *xas,
3169                                          pgoff_t end_pgoff)
3170 {
3171         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3172                                   mapping, xas, end_pgoff);
3173 }
3174
3175 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3176                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3177 {
3178         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3179         struct file *file = vma->vm_file;
3180         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3181         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3182         unsigned long addr;
3183         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3184         struct page *head, *page;
3185         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3186         vm_fault_t ret = 0;
3187
3188         rcu_read_lock();
3189         head = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3190         if (!head)
3191                 goto out;
3192
3193         if (filemap_map_pmd(vmf, head)) {
3194                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3195                 goto out;
3196         }
3197
3198         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3199         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3200         do {
3201                 page = find_subpage(head, xas.xa_index);
3202                 if (PageHWPoison(page))
3203                         goto unlock;
3204
3205                 if (mmap_miss > 0)
3206                         mmap_miss--;
3207
3208                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3209                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3210                 last_pgoff = xas.xa_index;
3211
3212                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3213                         goto unlock;
3214
3215                 /* We're about to handle the fault */
3216                 if (vmf->address == addr)
3217                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3218
3219                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3220                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3221                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3222                 unlock_page(head);
3223                 continue;
3224 unlock:
3225                 unlock_page(head);
3226                 put_page(head);
3227         } while ((head = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3228         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3229 out:
3230         rcu_read_unlock();
3231         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3232         return ret;
3233 }
3234 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3235
3236 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3237 {
3238         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3239         struct page *page = vmf->page;
3240         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3241
3242         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3243         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3244         lock_page(page);
3245         if (page->mapping != mapping) {
3246                 unlock_page(page);
3247                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3248                 goto out;
3249         }
3250         /*
3251          * We mark the page dirty already here so that when freeze is in
3252          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3253          * see the dirty page and writeprotect it again.
3254          */
3255         set_page_dirty(page);
3256         wait_for_stable_page(page);
3257 out:
3258         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3259         return ret;
3260 }
3261
3262 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3263         .fault          = filemap_fault,
3264         .map_pages      = filemap_map_pages,
3265         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3266 };
3267
3268 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3269
3270 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3271 {
3272         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3273
3274         if (!mapping->a_ops->readpage)
3275                 return -ENOEXEC;
3276         file_accessed(file);
3277         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3278         return 0;
3279 }
3280
3281 /*
3282  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3283  */
3284 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3285 {
3286         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3287                 return -EINVAL;
3288         return generic_file_mmap(file, vma);
3289 }
3290 #else
3291 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3292 {
3293         return VM_FAULT_SIGBUS;
3294 }
3295 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3296 {
3297         return -ENOSYS;
3298 }
3299 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3300 {
3301         return -ENOSYS;
3302 }
3303 #endif /* CONFIG_MMU */
3304
3305 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3306 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3307 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3308
3309 static struct page *wait_on_page_read(struct page *page)
3310 {
3311         if (!IS_ERR(page)) {
3312                 wait_on_page_locked(page);
3313                 if (!PageUptodate(page)) {
3314                         put_page(page);
3315                         page = ERR_PTR(-EIO);
3316                 }
3317         }
3318         return page;
3319 }
3320
3321 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3322                                 pgoff_t index,
3323                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3324                                 void *data,
3325                                 gfp_t gfp)
3326 {
3327         struct page *page;
3328         int err;
3329 repeat:
3330         page = find_get_page(mapping, index);
3331         if (!page) {
3332                 page = __page_cache_alloc(gfp);
3333                 if (!page)
3334                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3335                 err = add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp);
3336                 if (unlikely(err)) {
3337                         put_page(page);
3338                         if (err == -EEXIST)
3339                                 goto repeat;
3340                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3341                         return ERR_PTR(err);
3342                 }
3343
3344 filler:
3345                 if (filler)
3346                         err = filler(data, page);
3347                 else
3348                         err = mapping->a_ops->readpage(data, page);
3349
3350                 if (err < 0) {
3351                         put_page(page);
3352                         return ERR_PTR(err);
3353                 }
3354
3355                 page = wait_on_page_read(page);
3356                 if (IS_ERR(page))
3357                         return page;
3358                 goto out;
3359         }
3360         if (PageUptodate(page))
3361                 goto out;
3362
3363         /*
3364          * Page is not up to date and may be locked due to one of the following
3365          * case a: Page is being filled and the page lock is held
3366          * case b: Read/write error clearing the page uptodate status
3367          * case c: Truncation in progress (page locked)
3368          * case d: Reclaim in progress
3369          *
3370          * Case a, the page will be up to date when the page is unlocked.
3371          *    There is no need to serialise on the page lock here as the page
3372          *    is pinned so the lock gives no additional protection. Even if the
3373          *    page is truncated, the data is still valid if PageUptodate as
3374          *    it's a race vs truncate race.
3375          * Case b, the page will not be up to date
3376          * Case c, the page may be truncated but in itself, the data may still
3377          *    be valid after IO completes as it's a read vs truncate race. The
3378          *    operation must restart if the page is not uptodate on unlock but
3379          *    otherwise serialising on page lock to stabilise the mapping gives
3380          *    no additional guarantees to the caller as the page lock is
3381          *    released before return.
3382          * Case d, similar to truncation. If reclaim holds the page lock, it
3383          *    will be a race with remove_mapping that determines if the mapping
3384          *    is valid on unlock but otherwise the data is valid and there is
3385          *    no need to serialise with page lock.
3386          *
3387          * As the page lock gives no additional guarantee, we optimistically
3388          * wait on the page to be unlocked and check if it's up to date and
3389          * use the page if it is. Otherwise, the page lock is required to
3390          * distinguish between the different cases. The motivation is that we
3391          * avoid spurious serialisations and wakeups when multiple processes
3392          * wait on the same page for IO to complete.
3393          */
3394         wait_on_page_locked(page);
3395         if (PageUptodate(page))
3396                 goto out;
3397
3398         /* Distinguish between all the cases under the safety of the lock */
3399         lock_page(page);
3400
3401         /* Case c or d, restart the operation */
3402         if (!page->mapping) {
3403                 unlock_page(page);
3404                 put_page(page);
3405                 goto repeat;
3406         }
3407
3408         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3409         if (PageUptodate(page)) {
3410                 unlock_page(page);
3411                 goto out;
3412         }
3413
3414         /*
3415          * A previous I/O error may have been due to temporary
3416          * failures.
3417          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3418          * set again if read page fails.
3419          */
3420         ClearPageError(page);
3421         goto filler;
3422
3423 out:
3424         mark_page_accessed(page);
3425         return page;
3426 }
3427
3428 /**
3429  * read_cache_page - read into page cache, fill it if needed
3430  * @mapping:    the page's address_space
3431  * @index:      the page index
3432  * @filler:     function to perform the read
3433  * @data:       first arg to filler(data, page) function, often left as NULL
3434  *
3435  * Read into the page cache. If a page already exists, and PageUptodate() is
3436  * not set, try to fill the page and wait for it to become unlocked.
3437  *
3438  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3439  *
3440  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3441  */
3442 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3443                                 pgoff_t index,
3444                                 int (*filler)(void *, struct page *),
3445                                 void *data)
3446 {
3447         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, data,
3448                         mapping_gfp_mask(mapping));
3449 }
3450 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3451
3452 /**
3453  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3454  * @mapping:    the page's address_space
3455  * @index:      the page index
3456  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3457  *
3458  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3459  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3460  *
3461  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3462  *
3463  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3464  */
3465 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3466                                 pgoff_t index,
3467                                 gfp_t gfp)
3468 {
3469         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3470 }
3471 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3472
3473 int pagecache_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
3474                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
3475                                 struct page **pagep, void **fsdata)
3476 {
3477         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3478
3479         return aops->write_begin(file, mapping, pos, len, flags,
3480                                                         pagep, fsdata);
3481 }
3482 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_begin);
3483
3484 int pagecache_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
3485                                 loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
3486                                 struct page *page, void *fsdata)
3487 {
3488         const struct address_space_operations *aops = mapping->a_ops;
3489
3490         return aops->write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
3491 }
3492 EXPORT_SYMBOL(pagecache_write_end);
3493
3494 /*
3495  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3496  */
3497 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3498 {
3499         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3500         char pathname[128];
3501         char *path;
3502
3503         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3504         if (__ratelimit(&_rs)) {
3505                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3506                 if (IS_ERR(path))
3507                         path = "(unknown)";
3508                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3509                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3510                         current->comm);
3511         }
3512 }
3513
3514 ssize_t
3515 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3516 {
3517         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3518         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3519         struct inode    *inode = mapping->host;
3520         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3521         ssize_t         written;
3522         size_t          write_len;
3523         pgoff_t         end;
3524
3525         write_len = iov_iter_count(from);
3526         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3527
3528         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3529                 /* If there are pages to writeback, return */
3530                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3531                                            pos + write_len - 1))
3532                         return -EAGAIN;
3533         } else {
3534                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3535                                                         pos + write_len - 1);
3536                 if (written)
3537                         goto out;
3538         }
3539
3540         /*
3541          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3542          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3543          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3544          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3545          */
3546         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3547                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3548         /*
3549          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3550          * to buffered write.
3551          */
3552         if (written) {
3553                 if (written == -EBUSY)
3554                         return 0;
3555                 goto out;
3556         }
3557
3558         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3559
3560         /*
3561          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3562          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3563          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3564          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3565          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3566          * fails, tough, the write still worked...
3567          *
3568          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3569          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3570          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3571          * them by removing it completely.
3572          *
3573          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3574          *
3575          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3576          */
3577         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3578             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3579                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3580
3581         if (written > 0) {
3582                 pos += written;
3583                 write_len -= written;
3584                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3585                         i_size_write(inode, pos);
3586                         mark_inode_dirty(inode);
3587                 }
3588                 iocb->ki_pos = pos;
3589         }
3590         if (written != -EIOCBQUEUED)
3591                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3592 out:
3593         return written;
3594 }
3595 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3596
3597 /*
3598  * Find or create a page at the given pagecache position. Return the locked
3599  * page. This function is specifically for buffered writes.
3600  */
3601 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
3602                                         pgoff_t index, unsigned flags)
3603 {
3604         struct page *page;
3605         int fgp_flags = FGP_LOCK|FGP_WRITE|FGP_CREAT;
3606
3607         if (flags & AOP_FLAG_NOFS)
3608                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
3609
3610         page = pagecache_get_page(mapping, index, fgp_flags,
3611                         mapping_gfp_mask(mapping));
3612         if (page)
3613                 wait_for_stable_page(page);
3614
3615         return page;
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(grab_cache_page_write_begin);
3618
3619 ssize_t generic_perform_write(struct file *file,
3620                                 struct iov_iter *i, loff_t pos)
3621 {
3622         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3623         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3624         long status = 0;
3625         ssize_t written = 0;
3626         unsigned int flags = 0;
3627
3628         do {
3629                 struct page *page;
3630                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3631                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3632                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3633                 void *fsdata;
3634
3635                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3636                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3637                                                 iov_iter_count(i));
3638
3639 again:
3640                 /*
3641                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3642                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3643                  * same page as we're writing to, without it being marked
3644                  * up-to-date.
3645                  *
3646                  * Not only is this an optimisation, but it is also required
3647                  * to check that the address is actually valid, when atomic
3648                  * usercopies are used, below.
3649                  */
3650                 if (unlikely(iov_iter_fault_in_readable(i, bytes))) {
3651                         status = -EFAULT;
3652                         break;
3653                 }
3654
3655                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3656                         status = -EINTR;
3657                         break;
3658                 }
3659
3660                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes, flags,
3661                                                 &page, &fsdata);
3662                 if (unlikely(status < 0))
3663                         break;
3664
3665                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3666                         flush_dcache_page(page);
3667
3668                 copied = iov_iter_copy_from_user_atomic(page, i, offset, bytes);
3669                 flush_dcache_page(page);
3670
3671                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3672                                                 page, fsdata);
3673                 if (unlikely(status < 0))
3674                         break;
3675                 copied = status;
3676
3677                 cond_resched();
3678
3679                 iov_iter_advance(i, copied);
3680                 if (unlikely(copied == 0)) {
3681                         /*
3682                          * If we were unable to copy any data at all, we must
3683                          * fall back to a single segment length write.
3684                          *
3685                          * If we didn't fallback here, we could livelock
3686                          * because not all segments in the iov can be copied at
3687                          * once without a pagefault.
3688                          */
3689                         bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3690                                                 iov_iter_single_seg_count(i));
3691                         goto again;
3692                 }
3693                 pos += copied;
3694                 written += copied;
3695
3696                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3697         } while (iov_iter_count(i));
3698
3699         return written ? written : status;
3700 }
3701 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3702
3703 /**
3704  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3705  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3706  * @from:       iov_iter with data to write
3707  *
3708  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3709  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3710  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3711  * do direct IO or a standard buffered write.
3712  *
3713  * It expects i_mutex to be grabbed unless we work on a block device or similar
3714  * object which does not need locking at all.
3715  *
3716  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3717  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3718  * avoid syncing under i_mutex.
3719  *
3720  * Return:
3721  * * number of bytes written, even for truncated writes
3722  * * negative error code if no data has been written at all
3723  */
3724 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3725 {
3726         struct file *file = iocb->ki_filp;
3727         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3728         struct inode    *inode = mapping->host;
3729         ssize_t         written = 0;
3730         ssize_t         err;
3731         ssize_t         status;
3732
3733         /* We can write back this queue in page reclaim */
3734         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3735         err = file_remove_privs(file);
3736         if (err)
3737                 goto out;
3738
3739         err = file_update_time(file);
3740         if (err)
3741                 goto out;
3742
3743         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3744                 loff_t pos, endbyte;
3745
3746                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3747                 /*
3748                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3749                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3750                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3751                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3752                  * page-cache pages correctly).
3753                  */
3754                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3755                         goto out;
3756
3757                 status = generic_perform_write(file, from, pos = iocb->ki_pos);
3758                 /*
3759                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3760                  * then we want to return the number of bytes which were
3761                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3762                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3763                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3764                  */
3765                 if (unlikely(status < 0)) {
3766                         err = status;
3767                         goto out;
3768                 }
3769                 /*
3770                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3771                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3772                  * semantics.
3773                  */
3774                 endbyte = pos + status - 1;
3775                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3776                 if (err == 0) {
3777                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3778                         written += status;
3779                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3780                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3781                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3782                 } else {
3783                         /*
3784                          * We don't know how much we wrote, so just return
3785                          * the number of bytes which were direct-written
3786                          */
3787                 }
3788         } else {
3789                 written = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
3790                 if (likely(written > 0))
3791                         iocb->ki_pos += written;
3792         }
3793 out:
3794         current->backing_dev_info = NULL;
3795         return written ? written : err;
3796 }
3797 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3798
3799 /**
3800  * generic_file_write_iter - write data to a file
3801  * @iocb:       IO state structure
3802  * @from:       iov_iter with data to write
3803  *
3804  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3805  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3806  * and acquires i_mutex as needed.
3807  * Return:
3808  * * negative error code if no data has been written at all of
3809  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3810  * * number of bytes written, even for truncated writes
3811  */
3812 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3813 {
3814         struct file *file = iocb->ki_filp;
3815         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3816         ssize_t ret;
3817
3818         inode_lock(inode);
3819         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3820         if (ret > 0)
3821                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3822         inode_unlock(inode);
3823
3824         if (ret > 0)
3825                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3826         return ret;
3827 }
3828 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3829
3830 /**
3831  * try_to_release_page() - release old fs-specific metadata on a page
3832  *
3833  * @page: the page which the kernel is trying to free
3834  * @gfp_mask: memory allocation flags (and I/O mode)
3835  *
3836  * The address_space is to try to release any data against the page
3837  * (presumably at page->private).
3838  *
3839  * This may also be called if PG_fscache is set on a page, indicating that the
3840  * page is known to the local caching routines.
3841  *
3842  * The @gfp_mask argument specifies whether I/O may be performed to release
3843  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3844  *
3845  * Return: %1 if the release was successful, otherwise return zero.
3846  */
3847 int try_to_release_page(struct page *page, gfp_t gfp_mask)
3848 {
3849         struct address_space * const mapping = page->mapping;
3850
3851         BUG_ON(!PageLocked(page));
3852         if (PageWriteback(page))
3853                 return 0;
3854
3855         if (mapping && mapping->a_ops->releasepage)
3856                 return mapping->a_ops->releasepage(page, gfp_mask);
3857         return try_to_free_buffers(page);
3858 }
3859
3860 EXPORT_SYMBOL(try_to_release_page);