KVM: SEV: fix misplaced closing parenthesis
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / filemap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *      linux/mm/filemap.c
4  *
5  * Copyright (C) 1994-1999  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file handles the generic file mmap semantics used by
10  * most "normal" filesystems (but you don't /have/ to use this:
11  * the NFS filesystem used to do this differently, for example)
12  */
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/compiler.h>
15 #include <linux/dax.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/sched/signal.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/kernel_stat.h>
21 #include <linux/gfp.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/swapops.h>
25 #include <linux/mman.h>
26 #include <linux/pagemap.h>
27 #include <linux/file.h>
28 #include <linux/uio.h>
29 #include <linux/error-injection.h>
30 #include <linux/hash.h>
31 #include <linux/writeback.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/security.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/memcontrol.h>
38 #include <linux/shmem_fs.h>
39 #include <linux/rmap.h>
40 #include <linux/delayacct.h>
41 #include <linux/psi.h>
42 #include <linux/ramfs.h>
43 #include <linux/page_idle.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <asm/pgalloc.h>
46 #include <asm/tlbflush.h>
47 #include "internal.h"
48
49 #define CREATE_TRACE_POINTS
50 #include <trace/events/filemap.h>
51
52 /*
53  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
54  */
55 #include <linux/buffer_head.h> /* for try_to_free_buffers */
56
57 #include <asm/mman.h>
58
59 /*
60  * Shared mappings implemented 30.11.1994. It's not fully working yet,
61  * though.
62  *
63  * Shared mappings now work. 15.8.1995  Bruno.
64  *
65  * finished 'unifying' the page and buffer cache and SMP-threaded the
66  * page-cache, 21.05.1999, Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
67  *
68  * SMP-threaded pagemap-LRU 1999, Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
69  */
70
71 /*
72  * Lock ordering:
73  *
74  *  ->i_mmap_rwsem              (truncate_pagecache)
75  *    ->private_lock            (__free_pte->block_dirty_folio)
76  *      ->swap_lock             (exclusive_swap_page, others)
77  *        ->i_pages lock
78  *
79  *  ->i_rwsem
80  *    ->invalidate_lock         (acquired by fs in truncate path)
81  *      ->i_mmap_rwsem          (truncate->unmap_mapping_range)
82  *
83  *  ->mmap_lock
84  *    ->i_mmap_rwsem
85  *      ->page_table_lock or pte_lock   (various, mainly in memory.c)
86  *        ->i_pages lock        (arch-dependent flush_dcache_mmap_lock)
87  *
88  *  ->mmap_lock
89  *    ->invalidate_lock         (filemap_fault)
90  *      ->lock_page             (filemap_fault, access_process_vm)
91  *
92  *  ->i_rwsem                   (generic_perform_write)
93  *    ->mmap_lock               (fault_in_readable->do_page_fault)
94  *
95  *  bdi->wb.list_lock
96  *    sb_lock                   (fs/fs-writeback.c)
97  *    ->i_pages lock            (__sync_single_inode)
98  *
99  *  ->i_mmap_rwsem
100  *    ->anon_vma.lock           (vma_adjust)
101  *
102  *  ->anon_vma.lock
103  *    ->page_table_lock or pte_lock     (anon_vma_prepare and various)
104  *
105  *  ->page_table_lock or pte_lock
106  *    ->swap_lock               (try_to_unmap_one)
107  *    ->private_lock            (try_to_unmap_one)
108  *    ->i_pages lock            (try_to_unmap_one)
109  *    ->lruvec->lru_lock        (follow_page->mark_page_accessed)
110  *    ->lruvec->lru_lock        (check_pte_range->isolate_lru_page)
111  *    ->private_lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
112  *    ->i_pages lock            (page_remove_rmap->set_page_dirty)
113  *    bdi.wb->list_lock         (page_remove_rmap->set_page_dirty)
114  *    ->inode->i_lock           (page_remove_rmap->set_page_dirty)
115  *    ->memcg->move_lock        (page_remove_rmap->lock_page_memcg)
116  *    bdi.wb->list_lock         (zap_pte_range->set_page_dirty)
117  *    ->inode->i_lock           (zap_pte_range->set_page_dirty)
118  *    ->private_lock            (zap_pte_range->block_dirty_folio)
119  *
120  * ->i_mmap_rwsem
121  *   ->tasklist_lock            (memory_failure, collect_procs_ao)
122  */
123
124 static void page_cache_delete(struct address_space *mapping,
125                                    struct folio *folio, void *shadow)
126 {
127         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio->index);
128         long nr = 1;
129
130         mapping_set_update(&xas, mapping);
131
132         /* hugetlb pages are represented by a single entry in the xarray */
133         if (!folio_test_hugetlb(folio)) {
134                 xas_set_order(&xas, folio->index, folio_order(folio));
135                 nr = folio_nr_pages(folio);
136         }
137
138         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
139
140         xas_store(&xas, shadow);
141         xas_init_marks(&xas);
142
143         folio->mapping = NULL;
144         /* Leave page->index set: truncation lookup relies upon it */
145         mapping->nrpages -= nr;
146 }
147
148 static void filemap_unaccount_folio(struct address_space *mapping,
149                 struct folio *folio)
150 {
151         long nr;
152
153         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_mapped(folio), folio);
154         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && unlikely(folio_mapped(folio))) {
155                 pr_alert("BUG: Bad page cache in process %s  pfn:%05lx\n",
156                          current->comm, folio_pfn(folio));
157                 dump_page(&folio->page, "still mapped when deleted");
158                 dump_stack();
159                 add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
160
161                 if (mapping_exiting(mapping) && !folio_test_large(folio)) {
162                         int mapcount = page_mapcount(&folio->page);
163
164                         if (folio_ref_count(folio) >= mapcount + 2) {
165                                 /*
166                                  * All vmas have already been torn down, so it's
167                                  * a good bet that actually the page is unmapped
168                                  * and we'd rather not leak it: if we're wrong,
169                                  * another bad page check should catch it later.
170                                  */
171                                 page_mapcount_reset(&folio->page);
172                                 folio_ref_sub(folio, mapcount);
173                         }
174                 }
175         }
176
177         /* hugetlb folios do not participate in page cache accounting. */
178         if (folio_test_hugetlb(folio))
179                 return;
180
181         nr = folio_nr_pages(folio);
182
183         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
184         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
185                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM, -nr);
186                 if (folio_test_pmd_mappable(folio))
187                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SHMEM_THPS, -nr);
188         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
189                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_THPS, -nr);
190                 filemap_nr_thps_dec(mapping);
191         }
192
193         /*
194          * At this point folio must be either written or cleaned by
195          * truncate.  Dirty folio here signals a bug and loss of
196          * unwritten data - on ordinary filesystems.
197          *
198          * But it's harmless on in-memory filesystems like tmpfs; and can
199          * occur when a driver which did get_user_pages() sets page dirty
200          * before putting it, while the inode is being finally evicted.
201          *
202          * Below fixes dirty accounting after removing the folio entirely
203          * but leaves the dirty flag set: it has no effect for truncated
204          * folio and anyway will be cleared before returning folio to
205          * buddy allocator.
206          */
207         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio) &&
208                          mapping_can_writeback(mapping)))
209                 folio_account_cleaned(folio, inode_to_wb(mapping->host));
210 }
211
212 /*
213  * Delete a page from the page cache and free it. Caller has to make
214  * sure the page is locked and that nobody else uses it - or that usage
215  * is safe.  The caller must hold the i_pages lock.
216  */
217 void __filemap_remove_folio(struct folio *folio, void *shadow)
218 {
219         struct address_space *mapping = folio->mapping;
220
221         trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
222         filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
223         page_cache_delete(mapping, folio, shadow);
224 }
225
226 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
227 {
228         void (*free_folio)(struct folio *);
229         int refs = 1;
230
231         free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
232         if (free_folio)
233                 free_folio(folio);
234
235         if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
236                 refs = folio_nr_pages(folio);
237         folio_put_refs(folio, refs);
238 }
239
240 /**
241  * filemap_remove_folio - Remove folio from page cache.
242  * @folio: The folio.
243  *
244  * This must be called only on folios that are locked and have been
245  * verified to be in the page cache.  It will never put the folio into
246  * the free list because the caller has a reference on the page.
247  */
248 void filemap_remove_folio(struct folio *folio)
249 {
250         struct address_space *mapping = folio->mapping;
251
252         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
253         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
254         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
255         __filemap_remove_folio(folio, NULL);
256         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
257         if (mapping_shrinkable(mapping))
258                 inode_add_lru(mapping->host);
259         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
260
261         filemap_free_folio(mapping, folio);
262 }
263
264 /*
265  * page_cache_delete_batch - delete several folios from page cache
266  * @mapping: the mapping to which folios belong
267  * @fbatch: batch of folios to delete
268  *
269  * The function walks over mapping->i_pages and removes folios passed in
270  * @fbatch from the mapping. The function expects @fbatch to be sorted
271  * by page index and is optimised for it to be dense.
272  * It tolerates holes in @fbatch (mapping entries at those indices are not
273  * modified).
274  *
275  * The function expects the i_pages lock to be held.
276  */
277 static void page_cache_delete_batch(struct address_space *mapping,
278                              struct folio_batch *fbatch)
279 {
280         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, fbatch->folios[0]->index);
281         long total_pages = 0;
282         int i = 0;
283         struct folio *folio;
284
285         mapping_set_update(&xas, mapping);
286         xas_for_each(&xas, folio, ULONG_MAX) {
287                 if (i >= folio_batch_count(fbatch))
288                         break;
289
290                 /* A swap/dax/shadow entry got inserted? Skip it. */
291                 if (xa_is_value(folio))
292                         continue;
293                 /*
294                  * A page got inserted in our range? Skip it. We have our
295                  * pages locked so they are protected from being removed.
296                  * If we see a page whose index is higher than ours, it
297                  * means our page has been removed, which shouldn't be
298                  * possible because we're holding the PageLock.
299                  */
300                 if (folio != fbatch->folios[i]) {
301                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio->index >
302                                         fbatch->folios[i]->index, folio);
303                         continue;
304                 }
305
306                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
307
308                 folio->mapping = NULL;
309                 /* Leave folio->index set: truncation lookup relies on it */
310
311                 i++;
312                 xas_store(&xas, NULL);
313                 total_pages += folio_nr_pages(folio);
314         }
315         mapping->nrpages -= total_pages;
316 }
317
318 void delete_from_page_cache_batch(struct address_space *mapping,
319                                   struct folio_batch *fbatch)
320 {
321         int i;
322
323         if (!folio_batch_count(fbatch))
324                 return;
325
326         spin_lock(&mapping->host->i_lock);
327         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
328         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++) {
329                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
330
331                 trace_mm_filemap_delete_from_page_cache(folio);
332                 filemap_unaccount_folio(mapping, folio);
333         }
334         page_cache_delete_batch(mapping, fbatch);
335         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
336         if (mapping_shrinkable(mapping))
337                 inode_add_lru(mapping->host);
338         spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
339
340         for (i = 0; i < folio_batch_count(fbatch); i++)
341                 filemap_free_folio(mapping, fbatch->folios[i]);
342 }
343
344 int filemap_check_errors(struct address_space *mapping)
345 {
346         int ret = 0;
347         /* Check for outstanding write errors */
348         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags) &&
349             test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
350                 ret = -ENOSPC;
351         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags) &&
352             test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
353                 ret = -EIO;
354         return ret;
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(filemap_check_errors);
357
358 static int filemap_check_and_keep_errors(struct address_space *mapping)
359 {
360         /* Check for outstanding write errors */
361         if (test_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
362                 return -EIO;
363         if (test_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
364                 return -ENOSPC;
365         return 0;
366 }
367
368 /**
369  * filemap_fdatawrite_wbc - start writeback on mapping dirty pages in range
370  * @mapping:    address space structure to write
371  * @wbc:        the writeback_control controlling the writeout
372  *
373  * Call writepages on the mapping using the provided wbc to control the
374  * writeout.
375  *
376  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
377  */
378 int filemap_fdatawrite_wbc(struct address_space *mapping,
379                            struct writeback_control *wbc)
380 {
381         int ret;
382
383         if (!mapping_can_writeback(mapping) ||
384             !mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY))
385                 return 0;
386
387         wbc_attach_fdatawrite_inode(wbc, mapping->host);
388         ret = do_writepages(mapping, wbc);
389         wbc_detach_inode(wbc);
390         return ret;
391 }
392 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_wbc);
393
394 /**
395  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
396  * @mapping:    address space structure to write
397  * @start:      offset in bytes where the range starts
398  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
399  * @sync_mode:  enable synchronous operation
400  *
401  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
402  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
403  *
404  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
405  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
406  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
407  * be waited upon, and not just skipped over.
408  *
409  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
410  */
411 int __filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
412                                 loff_t end, int sync_mode)
413 {
414         struct writeback_control wbc = {
415                 .sync_mode = sync_mode,
416                 .nr_to_write = LONG_MAX,
417                 .range_start = start,
418                 .range_end = end,
419         };
420
421         return filemap_fdatawrite_wbc(mapping, &wbc);
422 }
423
424 static inline int __filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping,
425         int sync_mode)
426 {
427         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, 0, LLONG_MAX, sync_mode);
428 }
429
430 int filemap_fdatawrite(struct address_space *mapping)
431 {
432         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_ALL);
433 }
434 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite);
435
436 int filemap_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
437                                 loff_t end)
438 {
439         return __filemap_fdatawrite_range(mapping, start, end, WB_SYNC_ALL);
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawrite_range);
442
443 /**
444  * filemap_flush - mostly a non-blocking flush
445  * @mapping:    target address_space
446  *
447  * This is a mostly non-blocking flush.  Not suitable for data-integrity
448  * purposes - I/O may not be started against all dirty pages.
449  *
450  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
451  */
452 int filemap_flush(struct address_space *mapping)
453 {
454         return __filemap_fdatawrite(mapping, WB_SYNC_NONE);
455 }
456 EXPORT_SYMBOL(filemap_flush);
457
458 /**
459  * filemap_range_has_page - check if a page exists in range.
460  * @mapping:           address space within which to check
461  * @start_byte:        offset in bytes where the range starts
462  * @end_byte:          offset in bytes where the range ends (inclusive)
463  *
464  * Find at least one page in the range supplied, usually used to check if
465  * direct writing in this range will trigger a writeback.
466  *
467  * Return: %true if at least one page exists in the specified range,
468  * %false otherwise.
469  */
470 bool filemap_range_has_page(struct address_space *mapping,
471                            loff_t start_byte, loff_t end_byte)
472 {
473         struct page *page;
474         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
475         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
476
477         if (end_byte < start_byte)
478                 return false;
479
480         rcu_read_lock();
481         for (;;) {
482                 page = xas_find(&xas, max);
483                 if (xas_retry(&xas, page))
484                         continue;
485                 /* Shadow entries don't count */
486                 if (xa_is_value(page))
487                         continue;
488                 /*
489                  * We don't need to try to pin this page; we're about to
490                  * release the RCU lock anyway.  It is enough to know that
491                  * there was a page here recently.
492                  */
493                 break;
494         }
495         rcu_read_unlock();
496
497         return page != NULL;
498 }
499 EXPORT_SYMBOL(filemap_range_has_page);
500
501 static void __filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping,
502                                      loff_t start_byte, loff_t end_byte)
503 {
504         pgoff_t index = start_byte >> PAGE_SHIFT;
505         pgoff_t end = end_byte >> PAGE_SHIFT;
506         struct pagevec pvec;
507         int nr_pages;
508
509         if (end_byte < start_byte)
510                 return;
511
512         pagevec_init(&pvec);
513         while (index <= end) {
514                 unsigned i;
515
516                 nr_pages = pagevec_lookup_range_tag(&pvec, mapping, &index,
517                                 end, PAGECACHE_TAG_WRITEBACK);
518                 if (!nr_pages)
519                         break;
520
521                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
522                         struct page *page = pvec.pages[i];
523
524                         wait_on_page_writeback(page);
525                         ClearPageError(page);
526                 }
527                 pagevec_release(&pvec);
528                 cond_resched();
529         }
530 }
531
532 /**
533  * filemap_fdatawait_range - wait for writeback to complete
534  * @mapping:            address space structure to wait for
535  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
536  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
537  *
538  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
539  * in the given range and wait for all of them.  Check error status of
540  * the address space and return it.
541  *
542  * Since the error status of the address space is cleared by this function,
543  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
544  * reporting the error.
545  *
546  * Return: error status of the address space.
547  */
548 int filemap_fdatawait_range(struct address_space *mapping, loff_t start_byte,
549                             loff_t end_byte)
550 {
551         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
552         return filemap_check_errors(mapping);
553 }
554 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range);
555
556 /**
557  * filemap_fdatawait_range_keep_errors - wait for writeback to complete
558  * @mapping:            address space structure to wait for
559  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
560  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
561  *
562  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space in the
563  * given range and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait_range(),
564  * this function does not clear error status of the address space.
565  *
566  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
567  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
568  * fsfreeze(8)
569  */
570 int filemap_fdatawait_range_keep_errors(struct address_space *mapping,
571                 loff_t start_byte, loff_t end_byte)
572 {
573         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
574         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
575 }
576 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_range_keep_errors);
577
578 /**
579  * file_fdatawait_range - wait for writeback to complete
580  * @file:               file pointing to address space structure to wait for
581  * @start_byte:         offset in bytes where the range starts
582  * @end_byte:           offset in bytes where the range ends (inclusive)
583  *
584  * Walk the list of under-writeback pages of the address space that file
585  * refers to, in the given range and wait for all of them.  Check error
586  * status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor and return it.
587  *
588  * Since the error status of the file is advanced by this function,
589  * callers are responsible for checking the return value and handling and/or
590  * reporting the error.
591  *
592  * Return: error status of the address space vs. the file->f_wb_err cursor.
593  */
594 int file_fdatawait_range(struct file *file, loff_t start_byte, loff_t end_byte)
595 {
596         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
597
598         __filemap_fdatawait_range(mapping, start_byte, end_byte);
599         return file_check_and_advance_wb_err(file);
600 }
601 EXPORT_SYMBOL(file_fdatawait_range);
602
603 /**
604  * filemap_fdatawait_keep_errors - wait for writeback without clearing errors
605  * @mapping: address space structure to wait for
606  *
607  * Walk the list of under-writeback pages of the given address space
608  * and wait for all of them.  Unlike filemap_fdatawait(), this function
609  * does not clear error status of the address space.
610  *
611  * Use this function if callers don't handle errors themselves.  Expected
612  * call sites are system-wide / filesystem-wide data flushers: e.g. sync(2),
613  * fsfreeze(8)
614  *
615  * Return: error status of the address space.
616  */
617 int filemap_fdatawait_keep_errors(struct address_space *mapping)
618 {
619         __filemap_fdatawait_range(mapping, 0, LLONG_MAX);
620         return filemap_check_and_keep_errors(mapping);
621 }
622 EXPORT_SYMBOL(filemap_fdatawait_keep_errors);
623
624 /* Returns true if writeback might be needed or already in progress. */
625 static bool mapping_needs_writeback(struct address_space *mapping)
626 {
627         return mapping->nrpages;
628 }
629
630 bool filemap_range_has_writeback(struct address_space *mapping,
631                                  loff_t start_byte, loff_t end_byte)
632 {
633         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_byte >> PAGE_SHIFT);
634         pgoff_t max = end_byte >> PAGE_SHIFT;
635         struct page *page;
636
637         if (end_byte < start_byte)
638                 return false;
639
640         rcu_read_lock();
641         xas_for_each(&xas, page, max) {
642                 if (xas_retry(&xas, page))
643                         continue;
644                 if (xa_is_value(page))
645                         continue;
646                 if (PageDirty(page) || PageLocked(page) || PageWriteback(page))
647                         break;
648         }
649         rcu_read_unlock();
650         return page != NULL;
651 }
652 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_range_has_writeback);
653
654 /**
655  * filemap_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
656  * @mapping:    the address_space for the pages
657  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
658  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
659  *
660  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
661  *
662  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
663  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
664  *
665  * Return: error status of the address space.
666  */
667 int filemap_write_and_wait_range(struct address_space *mapping,
668                                  loff_t lstart, loff_t lend)
669 {
670         int err = 0;
671
672         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
673                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
674                                                  WB_SYNC_ALL);
675                 /*
676                  * Even if the above returned error, the pages may be
677                  * written partially (e.g. -ENOSPC), so we wait for it.
678                  * But the -EIO is special case, it may indicate the worst
679                  * thing (e.g. bug) happened, so we avoid waiting for it.
680                  */
681                 if (err != -EIO) {
682                         int err2 = filemap_fdatawait_range(mapping,
683                                                 lstart, lend);
684                         if (!err)
685                                 err = err2;
686                 } else {
687                         /* Clear any previously stored errors */
688                         filemap_check_errors(mapping);
689                 }
690         } else {
691                 err = filemap_check_errors(mapping);
692         }
693         return err;
694 }
695 EXPORT_SYMBOL(filemap_write_and_wait_range);
696
697 void __filemap_set_wb_err(struct address_space *mapping, int err)
698 {
699         errseq_t eseq = errseq_set(&mapping->wb_err, err);
700
701         trace_filemap_set_wb_err(mapping, eseq);
702 }
703 EXPORT_SYMBOL(__filemap_set_wb_err);
704
705 /**
706  * file_check_and_advance_wb_err - report wb error (if any) that was previously
707  *                                 and advance wb_err to current one
708  * @file: struct file on which the error is being reported
709  *
710  * When userland calls fsync (or something like nfsd does the equivalent), we
711  * want to report any writeback errors that occurred since the last fsync (or
712  * since the file was opened if there haven't been any).
713  *
714  * Grab the wb_err from the mapping. If it matches what we have in the file,
715  * then just quickly return 0. The file is all caught up.
716  *
717  * If it doesn't match, then take the mapping value, set the "seen" flag in
718  * it and try to swap it into place. If it works, or another task beat us
719  * to it with the new value, then update the f_wb_err and return the error
720  * portion. The error at this point must be reported via proper channels
721  * (a'la fsync, or NFS COMMIT operation, etc.).
722  *
723  * While we handle mapping->wb_err with atomic operations, the f_wb_err
724  * value is protected by the f_lock since we must ensure that it reflects
725  * the latest value swapped in for this file descriptor.
726  *
727  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
728  */
729 int file_check_and_advance_wb_err(struct file *file)
730 {
731         int err = 0;
732         errseq_t old = READ_ONCE(file->f_wb_err);
733         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
734
735         /* Locklessly handle the common case where nothing has changed */
736         if (errseq_check(&mapping->wb_err, old)) {
737                 /* Something changed, must use slow path */
738                 spin_lock(&file->f_lock);
739                 old = file->f_wb_err;
740                 err = errseq_check_and_advance(&mapping->wb_err,
741                                                 &file->f_wb_err);
742                 trace_file_check_and_advance_wb_err(file, old);
743                 spin_unlock(&file->f_lock);
744         }
745
746         /*
747          * We're mostly using this function as a drop in replacement for
748          * filemap_check_errors. Clear AS_EIO/AS_ENOSPC to emulate the effect
749          * that the legacy code would have had on these flags.
750          */
751         clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
752         clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
753         return err;
754 }
755 EXPORT_SYMBOL(file_check_and_advance_wb_err);
756
757 /**
758  * file_write_and_wait_range - write out & wait on a file range
759  * @file:       file pointing to address_space with pages
760  * @lstart:     offset in bytes where the range starts
761  * @lend:       offset in bytes where the range ends (inclusive)
762  *
763  * Write out and wait upon file offsets lstart->lend, inclusive.
764  *
765  * Note that @lend is inclusive (describes the last byte to be written) so
766  * that this function can be used to write to the very end-of-file (end = -1).
767  *
768  * After writing out and waiting on the data, we check and advance the
769  * f_wb_err cursor to the latest value, and return any errors detected there.
770  *
771  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
772  */
773 int file_write_and_wait_range(struct file *file, loff_t lstart, loff_t lend)
774 {
775         int err = 0, err2;
776         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
777
778         if (mapping_needs_writeback(mapping)) {
779                 err = __filemap_fdatawrite_range(mapping, lstart, lend,
780                                                  WB_SYNC_ALL);
781                 /* See comment of filemap_write_and_wait() */
782                 if (err != -EIO)
783                         __filemap_fdatawait_range(mapping, lstart, lend);
784         }
785         err2 = file_check_and_advance_wb_err(file);
786         if (!err)
787                 err = err2;
788         return err;
789 }
790 EXPORT_SYMBOL(file_write_and_wait_range);
791
792 /**
793  * replace_page_cache_page - replace a pagecache page with a new one
794  * @old:        page to be replaced
795  * @new:        page to replace with
796  *
797  * This function replaces a page in the pagecache with a new one.  On
798  * success it acquires the pagecache reference for the new page and
799  * drops it for the old page.  Both the old and new pages must be
800  * locked.  This function does not add the new page to the LRU, the
801  * caller must do that.
802  *
803  * The remove + add is atomic.  This function cannot fail.
804  */
805 void replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new)
806 {
807         struct folio *fold = page_folio(old);
808         struct folio *fnew = page_folio(new);
809         struct address_space *mapping = old->mapping;
810         void (*free_folio)(struct folio *) = mapping->a_ops->free_folio;
811         pgoff_t offset = old->index;
812         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, offset);
813
814         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(old), old);
815         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(new), new);
816         VM_BUG_ON_PAGE(new->mapping, new);
817
818         get_page(new);
819         new->mapping = mapping;
820         new->index = offset;
821
822         mem_cgroup_migrate(fold, fnew);
823
824         xas_lock_irq(&xas);
825         xas_store(&xas, new);
826
827         old->mapping = NULL;
828         /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting. */
829         if (!PageHuge(old))
830                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_FILE_PAGES);
831         if (!PageHuge(new))
832                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_FILE_PAGES);
833         if (PageSwapBacked(old))
834                 __dec_lruvec_page_state(old, NR_SHMEM);
835         if (PageSwapBacked(new))
836                 __inc_lruvec_page_state(new, NR_SHMEM);
837         xas_unlock_irq(&xas);
838         if (free_folio)
839                 free_folio(fold);
840         folio_put(fold);
841 }
842 EXPORT_SYMBOL_GPL(replace_page_cache_page);
843
844 noinline int __filemap_add_folio(struct address_space *mapping,
845                 struct folio *folio, pgoff_t index, gfp_t gfp, void **shadowp)
846 {
847         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
848         int huge = folio_test_hugetlb(folio);
849         bool charged = false;
850         long nr = 1;
851
852         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
853         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapbacked(folio), folio);
854         mapping_set_update(&xas, mapping);
855
856         if (!huge) {
857                 int error = mem_cgroup_charge(folio, NULL, gfp);
858                 VM_BUG_ON_FOLIO(index & (folio_nr_pages(folio) - 1), folio);
859                 if (error)
860                         return error;
861                 charged = true;
862                 xas_set_order(&xas, index, folio_order(folio));
863                 nr = folio_nr_pages(folio);
864         }
865
866         gfp &= GFP_RECLAIM_MASK;
867         folio_ref_add(folio, nr);
868         folio->mapping = mapping;
869         folio->index = xas.xa_index;
870
871         do {
872                 unsigned int order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
873                 void *entry, *old = NULL;
874
875                 if (order > folio_order(folio))
876                         xas_split_alloc(&xas, xa_load(xas.xa, xas.xa_index),
877                                         order, gfp);
878                 xas_lock_irq(&xas);
879                 xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
880                         old = entry;
881                         if (!xa_is_value(entry)) {
882                                 xas_set_err(&xas, -EEXIST);
883                                 goto unlock;
884                         }
885                 }
886
887                 if (old) {
888                         if (shadowp)
889                                 *shadowp = old;
890                         /* entry may have been split before we acquired lock */
891                         order = xa_get_order(xas.xa, xas.xa_index);
892                         if (order > folio_order(folio)) {
893                                 /* How to handle large swap entries? */
894                                 BUG_ON(shmem_mapping(mapping));
895                                 xas_split(&xas, old, order);
896                                 xas_reset(&xas);
897                         }
898                 }
899
900                 xas_store(&xas, folio);
901                 if (xas_error(&xas))
902                         goto unlock;
903
904                 mapping->nrpages += nr;
905
906                 /* hugetlb pages do not participate in page cache accounting */
907                 if (!huge) {
908                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
909                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
910                                 __lruvec_stat_mod_folio(folio,
911                                                 NR_FILE_THPS, nr);
912                 }
913 unlock:
914                 xas_unlock_irq(&xas);
915         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
916
917         if (xas_error(&xas))
918                 goto error;
919
920         trace_mm_filemap_add_to_page_cache(folio);
921         return 0;
922 error:
923         if (charged)
924                 mem_cgroup_uncharge(folio);
925         folio->mapping = NULL;
926         /* Leave page->index set: truncation relies upon it */
927         folio_put_refs(folio, nr);
928         return xas_error(&xas);
929 }
930 ALLOW_ERROR_INJECTION(__filemap_add_folio, ERRNO);
931
932 /**
933  * add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache
934  * @page:       page to add
935  * @mapping:    the page's address_space
936  * @offset:     page index
937  * @gfp_mask:   page allocation mode
938  *
939  * This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.
940  * This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.
941  *
942  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
943  */
944 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
945                 pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
946 {
947         return __filemap_add_folio(mapping, page_folio(page), offset,
948                                           gfp_mask, NULL);
949 }
950 EXPORT_SYMBOL(add_to_page_cache_locked);
951
952 int filemap_add_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
953                                 pgoff_t index, gfp_t gfp)
954 {
955         void *shadow = NULL;
956         int ret;
957
958         __folio_set_locked(folio);
959         ret = __filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp, &shadow);
960         if (unlikely(ret))
961                 __folio_clear_locked(folio);
962         else {
963                 /*
964                  * The folio might have been evicted from cache only
965                  * recently, in which case it should be activated like
966                  * any other repeatedly accessed folio.
967                  * The exception is folios getting rewritten; evicting other
968                  * data from the working set, only to cache data that will
969                  * get overwritten with something else, is a waste of memory.
970                  */
971                 WARN_ON_ONCE(folio_test_active(folio));
972                 if (!(gfp & __GFP_WRITE) && shadow)
973                         workingset_refault(folio, shadow);
974                 folio_add_lru(folio);
975         }
976         return ret;
977 }
978 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_add_folio);
979
980 #ifdef CONFIG_NUMA
981 struct folio *filemap_alloc_folio(gfp_t gfp, unsigned int order)
982 {
983         int n;
984         struct folio *folio;
985
986         if (cpuset_do_page_mem_spread()) {
987                 unsigned int cpuset_mems_cookie;
988                 do {
989                         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
990                         n = cpuset_mem_spread_node();
991                         folio = __folio_alloc_node(gfp, order, n);
992                 } while (!folio && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
993
994                 return folio;
995         }
996         return folio_alloc(gfp, order);
997 }
998 EXPORT_SYMBOL(filemap_alloc_folio);
999 #endif
1000
1001 /*
1002  * filemap_invalidate_lock_two - lock invalidate_lock for two mappings
1003  *
1004  * Lock exclusively invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1005  *
1006  * @mapping1: the first mapping to lock
1007  * @mapping2: the second mapping to lock
1008  */
1009 void filemap_invalidate_lock_two(struct address_space *mapping1,
1010                                  struct address_space *mapping2)
1011 {
1012         if (mapping1 > mapping2)
1013                 swap(mapping1, mapping2);
1014         if (mapping1)
1015                 down_write(&mapping1->invalidate_lock);
1016         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1017                 down_write_nested(&mapping2->invalidate_lock, 1);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_lock_two);
1020
1021 /*
1022  * filemap_invalidate_unlock_two - unlock invalidate_lock for two mappings
1023  *
1024  * Unlock exclusive invalidate_lock of any passed mapping that is not NULL.
1025  *
1026  * @mapping1: the first mapping to unlock
1027  * @mapping2: the second mapping to unlock
1028  */
1029 void filemap_invalidate_unlock_two(struct address_space *mapping1,
1030                                    struct address_space *mapping2)
1031 {
1032         if (mapping1)
1033                 up_write(&mapping1->invalidate_lock);
1034         if (mapping2 && mapping1 != mapping2)
1035                 up_write(&mapping2->invalidate_lock);
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(filemap_invalidate_unlock_two);
1038
1039 /*
1040  * In order to wait for pages to become available there must be
1041  * waitqueues associated with pages. By using a hash table of
1042  * waitqueues where the bucket discipline is to maintain all
1043  * waiters on the same queue and wake all when any of the pages
1044  * become available, and for the woken contexts to check to be
1045  * sure the appropriate page became available, this saves space
1046  * at a cost of "thundering herd" phenomena during rare hash
1047  * collisions.
1048  */
1049 #define PAGE_WAIT_TABLE_BITS 8
1050 #define PAGE_WAIT_TABLE_SIZE (1 << PAGE_WAIT_TABLE_BITS)
1051 static wait_queue_head_t folio_wait_table[PAGE_WAIT_TABLE_SIZE] __cacheline_aligned;
1052
1053 static wait_queue_head_t *folio_waitqueue(struct folio *folio)
1054 {
1055         return &folio_wait_table[hash_ptr(folio, PAGE_WAIT_TABLE_BITS)];
1056 }
1057
1058 void __init pagecache_init(void)
1059 {
1060         int i;
1061
1062         for (i = 0; i < PAGE_WAIT_TABLE_SIZE; i++)
1063                 init_waitqueue_head(&folio_wait_table[i]);
1064
1065         page_writeback_init();
1066 }
1067
1068 /*
1069  * The page wait code treats the "wait->flags" somewhat unusually, because
1070  * we have multiple different kinds of waits, not just the usual "exclusive"
1071  * one.
1072  *
1073  * We have:
1074  *
1075  *  (a) no special bits set:
1076  *
1077  *      We're just waiting for the bit to be released, and when a waker
1078  *      calls the wakeup function, we set WQ_FLAG_WOKEN and wake it up,
1079  *      and remove it from the wait queue.
1080  *
1081  *      Simple and straightforward.
1082  *
1083  *  (b) WQ_FLAG_EXCLUSIVE:
1084  *
1085  *      The waiter is waiting to get the lock, and only one waiter should
1086  *      be woken up to avoid any thundering herd behavior. We'll set the
1087  *      WQ_FLAG_WOKEN bit, wake it up, and remove it from the wait queue.
1088  *
1089  *      This is the traditional exclusive wait.
1090  *
1091  *  (c) WQ_FLAG_EXCLUSIVE | WQ_FLAG_CUSTOM:
1092  *
1093  *      The waiter is waiting to get the bit, and additionally wants the
1094  *      lock to be transferred to it for fair lock behavior. If the lock
1095  *      cannot be taken, we stop walking the wait queue without waking
1096  *      the waiter.
1097  *
1098  *      This is the "fair lock handoff" case, and in addition to setting
1099  *      WQ_FLAG_WOKEN, we set WQ_FLAG_DONE to let the waiter easily see
1100  *      that it now has the lock.
1101  */
1102 static int wake_page_function(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *arg)
1103 {
1104         unsigned int flags;
1105         struct wait_page_key *key = arg;
1106         struct wait_page_queue *wait_page
1107                 = container_of(wait, struct wait_page_queue, wait);
1108
1109         if (!wake_page_match(wait_page, key))
1110                 return 0;
1111
1112         /*
1113          * If it's a lock handoff wait, we get the bit for it, and
1114          * stop walking (and do not wake it up) if we can't.
1115          */
1116         flags = wait->flags;
1117         if (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1118                 if (test_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1119                         return -1;
1120                 if (flags & WQ_FLAG_CUSTOM) {
1121                         if (test_and_set_bit(key->bit_nr, &key->folio->flags))
1122                                 return -1;
1123                         flags |= WQ_FLAG_DONE;
1124                 }
1125         }
1126
1127         /*
1128          * We are holding the wait-queue lock, but the waiter that
1129          * is waiting for this will be checking the flags without
1130          * any locking.
1131          *
1132          * So update the flags atomically, and wake up the waiter
1133          * afterwards to avoid any races. This store-release pairs
1134          * with the load-acquire in folio_wait_bit_common().
1135          */
1136         smp_store_release(&wait->flags, flags | WQ_FLAG_WOKEN);
1137         wake_up_state(wait->private, mode);
1138
1139         /*
1140          * Ok, we have successfully done what we're waiting for,
1141          * and we can unconditionally remove the wait entry.
1142          *
1143          * Note that this pairs with the "finish_wait()" in the
1144          * waiter, and has to be the absolute last thing we do.
1145          * After this list_del_init(&wait->entry) the wait entry
1146          * might be de-allocated and the process might even have
1147          * exited.
1148          */
1149         list_del_init_careful(&wait->entry);
1150         return (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) != 0;
1151 }
1152
1153 static void folio_wake_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1154 {
1155         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1156         struct wait_page_key key;
1157         unsigned long flags;
1158         wait_queue_entry_t bookmark;
1159
1160         key.folio = folio;
1161         key.bit_nr = bit_nr;
1162         key.page_match = 0;
1163
1164         bookmark.flags = 0;
1165         bookmark.private = NULL;
1166         bookmark.func = NULL;
1167         INIT_LIST_HEAD(&bookmark.entry);
1168
1169         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1170         __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1171
1172         while (bookmark.flags & WQ_FLAG_BOOKMARK) {
1173                 /*
1174                  * Take a breather from holding the lock,
1175                  * allow pages that finish wake up asynchronously
1176                  * to acquire the lock and remove themselves
1177                  * from wait queue
1178                  */
1179                 spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1180                 cpu_relax();
1181                 spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1182                 __wake_up_locked_key_bookmark(q, TASK_NORMAL, &key, &bookmark);
1183         }
1184
1185         /*
1186          * It's possible to miss clearing waiters here, when we woke our page
1187          * waiters, but the hashed waitqueue has waiters for other pages on it.
1188          * That's okay, it's a rare case. The next waker will clear it.
1189          *
1190          * Note that, depending on the page pool (buddy, hugetlb, ZONE_DEVICE,
1191          * other), the flag may be cleared in the course of freeing the page;
1192          * but that is not required for correctness.
1193          */
1194         if (!waitqueue_active(q) || !key.page_match)
1195                 folio_clear_waiters(folio);
1196
1197         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1198 }
1199
1200 static void folio_wake(struct folio *folio, int bit)
1201 {
1202         if (!folio_test_waiters(folio))
1203                 return;
1204         folio_wake_bit(folio, bit);
1205 }
1206
1207 /*
1208  * A choice of three behaviors for folio_wait_bit_common():
1209  */
1210 enum behavior {
1211         EXCLUSIVE,      /* Hold ref to page and take the bit when woken, like
1212                          * __folio_lock() waiting on then setting PG_locked.
1213                          */
1214         SHARED,         /* Hold ref to page and check the bit when woken, like
1215                          * folio_wait_writeback() waiting on PG_writeback.
1216                          */
1217         DROP,           /* Drop ref to page before wait, no check when woken,
1218                          * like folio_put_wait_locked() on PG_locked.
1219                          */
1220 };
1221
1222 /*
1223  * Attempt to check (or get) the folio flag, and mark us done
1224  * if successful.
1225  */
1226 static inline bool folio_trylock_flag(struct folio *folio, int bit_nr,
1227                                         struct wait_queue_entry *wait)
1228 {
1229         if (wait->flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) {
1230                 if (test_and_set_bit(bit_nr, &folio->flags))
1231                         return false;
1232         } else if (test_bit(bit_nr, &folio->flags))
1233                 return false;
1234
1235         wait->flags |= WQ_FLAG_WOKEN | WQ_FLAG_DONE;
1236         return true;
1237 }
1238
1239 /* How many times do we accept lock stealing from under a waiter? */
1240 int sysctl_page_lock_unfairness = 5;
1241
1242 static inline int folio_wait_bit_common(struct folio *folio, int bit_nr,
1243                 int state, enum behavior behavior)
1244 {
1245         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1246         int unfairness = sysctl_page_lock_unfairness;
1247         struct wait_page_queue wait_page;
1248         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1249         bool thrashing = false;
1250         bool delayacct = false;
1251         unsigned long pflags;
1252
1253         if (bit_nr == PG_locked &&
1254             !folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1255                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1256                         delayacct_thrashing_start();
1257                         delayacct = true;
1258                 }
1259                 psi_memstall_enter(&pflags);
1260                 thrashing = true;
1261         }
1262
1263         init_wait(wait);
1264         wait->func = wake_page_function;
1265         wait_page.folio = folio;
1266         wait_page.bit_nr = bit_nr;
1267
1268 repeat:
1269         wait->flags = 0;
1270         if (behavior == EXCLUSIVE) {
1271                 wait->flags = WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1272                 if (--unfairness < 0)
1273                         wait->flags |= WQ_FLAG_CUSTOM;
1274         }
1275
1276         /*
1277          * Do one last check whether we can get the
1278          * page bit synchronously.
1279          *
1280          * Do the folio_set_waiters() marking before that
1281          * to let any waker we _just_ missed know they
1282          * need to wake us up (otherwise they'll never
1283          * even go to the slow case that looks at the
1284          * page queue), and add ourselves to the wait
1285          * queue if we need to sleep.
1286          *
1287          * This part needs to be done under the queue
1288          * lock to avoid races.
1289          */
1290         spin_lock_irq(&q->lock);
1291         folio_set_waiters(folio);
1292         if (!folio_trylock_flag(folio, bit_nr, wait))
1293                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1294         spin_unlock_irq(&q->lock);
1295
1296         /*
1297          * From now on, all the logic will be based on
1298          * the WQ_FLAG_WOKEN and WQ_FLAG_DONE flag, to
1299          * see whether the page bit testing has already
1300          * been done by the wake function.
1301          *
1302          * We can drop our reference to the folio.
1303          */
1304         if (behavior == DROP)
1305                 folio_put(folio);
1306
1307         /*
1308          * Note that until the "finish_wait()", or until
1309          * we see the WQ_FLAG_WOKEN flag, we need to
1310          * be very careful with the 'wait->flags', because
1311          * we may race with a waker that sets them.
1312          */
1313         for (;;) {
1314                 unsigned int flags;
1315
1316                 set_current_state(state);
1317
1318                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1319                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1320                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1321                         if (signal_pending_state(state, current))
1322                                 break;
1323
1324                         io_schedule();
1325                         continue;
1326                 }
1327
1328                 /* If we were non-exclusive, we're done */
1329                 if (behavior != EXCLUSIVE)
1330                         break;
1331
1332                 /* If the waker got the lock for us, we're done */
1333                 if (flags & WQ_FLAG_DONE)
1334                         break;
1335
1336                 /*
1337                  * Otherwise, if we're getting the lock, we need to
1338                  * try to get it ourselves.
1339                  *
1340                  * And if that fails, we'll have to retry this all.
1341                  */
1342                 if (unlikely(test_and_set_bit(bit_nr, folio_flags(folio, 0))))
1343                         goto repeat;
1344
1345                 wait->flags |= WQ_FLAG_DONE;
1346                 break;
1347         }
1348
1349         /*
1350          * If a signal happened, this 'finish_wait()' may remove the last
1351          * waiter from the wait-queues, but the folio waiters bit will remain
1352          * set. That's ok. The next wakeup will take care of it, and trying
1353          * to do it here would be difficult and prone to races.
1354          */
1355         finish_wait(q, wait);
1356
1357         if (thrashing) {
1358                 if (delayacct)
1359                         delayacct_thrashing_end();
1360                 psi_memstall_leave(&pflags);
1361         }
1362
1363         /*
1364          * NOTE! The wait->flags weren't stable until we've done the
1365          * 'finish_wait()', and we could have exited the loop above due
1366          * to a signal, and had a wakeup event happen after the signal
1367          * test but before the 'finish_wait()'.
1368          *
1369          * So only after the finish_wait() can we reliably determine
1370          * if we got woken up or not, so we can now figure out the final
1371          * return value based on that state without races.
1372          *
1373          * Also note that WQ_FLAG_WOKEN is sufficient for a non-exclusive
1374          * waiter, but an exclusive one requires WQ_FLAG_DONE.
1375          */
1376         if (behavior == EXCLUSIVE)
1377                 return wait->flags & WQ_FLAG_DONE ? 0 : -EINTR;
1378
1379         return wait->flags & WQ_FLAG_WOKEN ? 0 : -EINTR;
1380 }
1381
1382 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1383 /**
1384  * migration_entry_wait_on_locked - Wait for a migration entry to be removed
1385  * @entry: migration swap entry.
1386  * @ptep: mapped pte pointer. Will return with the ptep unmapped. Only required
1387  *        for pte entries, pass NULL for pmd entries.
1388  * @ptl: already locked ptl. This function will drop the lock.
1389  *
1390  * Wait for a migration entry referencing the given page to be removed. This is
1391  * equivalent to put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE) except
1392  * this can be called without taking a reference on the page. Instead this
1393  * should be called while holding the ptl for the migration entry referencing
1394  * the page.
1395  *
1396  * Returns after unmapping and unlocking the pte/ptl with pte_unmap_unlock().
1397  *
1398  * This follows the same logic as folio_wait_bit_common() so see the comments
1399  * there.
1400  */
1401 void migration_entry_wait_on_locked(swp_entry_t entry, pte_t *ptep,
1402                                 spinlock_t *ptl)
1403 {
1404         struct wait_page_queue wait_page;
1405         wait_queue_entry_t *wait = &wait_page.wait;
1406         bool thrashing = false;
1407         bool delayacct = false;
1408         unsigned long pflags;
1409         wait_queue_head_t *q;
1410         struct folio *folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
1411
1412         q = folio_waitqueue(folio);
1413         if (!folio_test_uptodate(folio) && folio_test_workingset(folio)) {
1414                 if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1415                         delayacct_thrashing_start();
1416                         delayacct = true;
1417                 }
1418                 psi_memstall_enter(&pflags);
1419                 thrashing = true;
1420         }
1421
1422         init_wait(wait);
1423         wait->func = wake_page_function;
1424         wait_page.folio = folio;
1425         wait_page.bit_nr = PG_locked;
1426         wait->flags = 0;
1427
1428         spin_lock_irq(&q->lock);
1429         folio_set_waiters(folio);
1430         if (!folio_trylock_flag(folio, PG_locked, wait))
1431                 __add_wait_queue_entry_tail(q, wait);
1432         spin_unlock_irq(&q->lock);
1433
1434         /*
1435          * If a migration entry exists for the page the migration path must hold
1436          * a valid reference to the page, and it must take the ptl to remove the
1437          * migration entry. So the page is valid until the ptl is dropped.
1438          */
1439         if (ptep)
1440                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1441         else
1442                 spin_unlock(ptl);
1443
1444         for (;;) {
1445                 unsigned int flags;
1446
1447                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1448
1449                 /* Loop until we've been woken or interrupted */
1450                 flags = smp_load_acquire(&wait->flags);
1451                 if (!(flags & WQ_FLAG_WOKEN)) {
1452                         if (signal_pending_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE, current))
1453                                 break;
1454
1455                         io_schedule();
1456                         continue;
1457                 }
1458                 break;
1459         }
1460
1461         finish_wait(q, wait);
1462
1463         if (thrashing) {
1464                 if (delayacct)
1465                         delayacct_thrashing_end();
1466                 psi_memstall_leave(&pflags);
1467         }
1468 }
1469 #endif
1470
1471 void folio_wait_bit(struct folio *folio, int bit_nr)
1472 {
1473         folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_UNINTERRUPTIBLE, SHARED);
1474 }
1475 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit);
1476
1477 int folio_wait_bit_killable(struct folio *folio, int bit_nr)
1478 {
1479         return folio_wait_bit_common(folio, bit_nr, TASK_KILLABLE, SHARED);
1480 }
1481 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_bit_killable);
1482
1483 /**
1484  * folio_put_wait_locked - Drop a reference and wait for it to be unlocked
1485  * @folio: The folio to wait for.
1486  * @state: The sleep state (TASK_KILLABLE, TASK_UNINTERRUPTIBLE, etc).
1487  *
1488  * The caller should hold a reference on @folio.  They expect the page to
1489  * become unlocked relatively soon, but do not wish to hold up migration
1490  * (for example) by holding the reference while waiting for the folio to
1491  * come unlocked.  After this function returns, the caller should not
1492  * dereference @folio.
1493  *
1494  * Return: 0 if the folio was unlocked or -EINTR if interrupted by a signal.
1495  */
1496 int folio_put_wait_locked(struct folio *folio, int state)
1497 {
1498         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, state, DROP);
1499 }
1500
1501 /**
1502  * folio_add_wait_queue - Add an arbitrary waiter to a folio's wait queue
1503  * @folio: Folio defining the wait queue of interest
1504  * @waiter: Waiter to add to the queue
1505  *
1506  * Add an arbitrary @waiter to the wait queue for the nominated @folio.
1507  */
1508 void folio_add_wait_queue(struct folio *folio, wait_queue_entry_t *waiter)
1509 {
1510         wait_queue_head_t *q = folio_waitqueue(folio);
1511         unsigned long flags;
1512
1513         spin_lock_irqsave(&q->lock, flags);
1514         __add_wait_queue_entry_tail(q, waiter);
1515         folio_set_waiters(folio);
1516         spin_unlock_irqrestore(&q->lock, flags);
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_add_wait_queue);
1519
1520 #ifndef clear_bit_unlock_is_negative_byte
1521
1522 /*
1523  * PG_waiters is the high bit in the same byte as PG_lock.
1524  *
1525  * On x86 (and on many other architectures), we can clear PG_lock and
1526  * test the sign bit at the same time. But if the architecture does
1527  * not support that special operation, we just do this all by hand
1528  * instead.
1529  *
1530  * The read of PG_waiters has to be after (or concurrently with) PG_locked
1531  * being cleared, but a memory barrier should be unnecessary since it is
1532  * in the same byte as PG_locked.
1533  */
1534 static inline bool clear_bit_unlock_is_negative_byte(long nr, volatile void *mem)
1535 {
1536         clear_bit_unlock(nr, mem);
1537         /* smp_mb__after_atomic(); */
1538         return test_bit(PG_waiters, mem);
1539 }
1540
1541 #endif
1542
1543 /**
1544  * folio_unlock - Unlock a locked folio.
1545  * @folio: The folio.
1546  *
1547  * Unlocks the folio and wakes up any thread sleeping on the page lock.
1548  *
1549  * Context: May be called from interrupt or process context.  May not be
1550  * called from NMI context.
1551  */
1552 void folio_unlock(struct folio *folio)
1553 {
1554         /* Bit 7 allows x86 to check the byte's sign bit */
1555         BUILD_BUG_ON(PG_waiters != 7);
1556         BUILD_BUG_ON(PG_locked > 7);
1557         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1558         if (clear_bit_unlock_is_negative_byte(PG_locked, folio_flags(folio, 0)))
1559                 folio_wake_bit(folio, PG_locked);
1560 }
1561 EXPORT_SYMBOL(folio_unlock);
1562
1563 /**
1564  * folio_end_private_2 - Clear PG_private_2 and wake any waiters.
1565  * @folio: The folio.
1566  *
1567  * Clear the PG_private_2 bit on a folio and wake up any sleepers waiting for
1568  * it.  The folio reference held for PG_private_2 being set is released.
1569  *
1570  * This is, for example, used when a netfs folio is being written to a local
1571  * disk cache, thereby allowing writes to the cache for the same folio to be
1572  * serialised.
1573  */
1574 void folio_end_private_2(struct folio *folio)
1575 {
1576         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_private_2(folio), folio);
1577         clear_bit_unlock(PG_private_2, folio_flags(folio, 0));
1578         folio_wake_bit(folio, PG_private_2);
1579         folio_put(folio);
1580 }
1581 EXPORT_SYMBOL(folio_end_private_2);
1582
1583 /**
1584  * folio_wait_private_2 - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1585  * @folio: The folio to wait on.
1586  *
1587  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio.
1588  */
1589 void folio_wait_private_2(struct folio *folio)
1590 {
1591         while (folio_test_private_2(folio))
1592                 folio_wait_bit(folio, PG_private_2);
1593 }
1594 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2);
1595
1596 /**
1597  * folio_wait_private_2_killable - Wait for PG_private_2 to be cleared on a folio.
1598  * @folio: The folio to wait on.
1599  *
1600  * Wait for PG_private_2 (aka PG_fscache) to be cleared on a folio or until a
1601  * fatal signal is received by the calling task.
1602  *
1603  * Return:
1604  * - 0 if successful.
1605  * - -EINTR if a fatal signal was encountered.
1606  */
1607 int folio_wait_private_2_killable(struct folio *folio)
1608 {
1609         int ret = 0;
1610
1611         while (folio_test_private_2(folio)) {
1612                 ret = folio_wait_bit_killable(folio, PG_private_2);
1613                 if (ret < 0)
1614                         break;
1615         }
1616
1617         return ret;
1618 }
1619 EXPORT_SYMBOL(folio_wait_private_2_killable);
1620
1621 /**
1622  * folio_end_writeback - End writeback against a folio.
1623  * @folio: The folio.
1624  */
1625 void folio_end_writeback(struct folio *folio)
1626 {
1627         /*
1628          * folio_test_clear_reclaim() could be used here but it is an
1629          * atomic operation and overkill in this particular case. Failing
1630          * to shuffle a folio marked for immediate reclaim is too mild
1631          * a gain to justify taking an atomic operation penalty at the
1632          * end of every folio writeback.
1633          */
1634         if (folio_test_reclaim(folio)) {
1635                 folio_clear_reclaim(folio);
1636                 folio_rotate_reclaimable(folio);
1637         }
1638
1639         /*
1640          * Writeback does not hold a folio reference of its own, relying
1641          * on truncation to wait for the clearing of PG_writeback.
1642          * But here we must make sure that the folio is not freed and
1643          * reused before the folio_wake().
1644          */
1645         folio_get(folio);
1646         if (!__folio_end_writeback(folio))
1647                 BUG();
1648
1649         smp_mb__after_atomic();
1650         folio_wake(folio, PG_writeback);
1651         acct_reclaim_writeback(folio);
1652         folio_put(folio);
1653 }
1654 EXPORT_SYMBOL(folio_end_writeback);
1655
1656 /*
1657  * After completing I/O on a page, call this routine to update the page
1658  * flags appropriately
1659  */
1660 void page_endio(struct page *page, bool is_write, int err)
1661 {
1662         if (!is_write) {
1663                 if (!err) {
1664                         SetPageUptodate(page);
1665                 } else {
1666                         ClearPageUptodate(page);
1667                         SetPageError(page);
1668                 }
1669                 unlock_page(page);
1670         } else {
1671                 if (err) {
1672                         struct address_space *mapping;
1673
1674                         SetPageError(page);
1675                         mapping = page_mapping(page);
1676                         if (mapping)
1677                                 mapping_set_error(mapping, err);
1678                 }
1679                 end_page_writeback(page);
1680         }
1681 }
1682 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_endio);
1683
1684 /**
1685  * __folio_lock - Get a lock on the folio, assuming we need to sleep to get it.
1686  * @folio: The folio to lock
1687  */
1688 void __folio_lock(struct folio *folio)
1689 {
1690         folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
1691                                 EXCLUSIVE);
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL(__folio_lock);
1694
1695 int __folio_lock_killable(struct folio *folio)
1696 {
1697         return folio_wait_bit_common(folio, PG_locked, TASK_KILLABLE,
1698                                         EXCLUSIVE);
1699 }
1700 EXPORT_SYMBOL_GPL(__folio_lock_killable);
1701
1702 static int __folio_lock_async(struct folio *folio, struct wait_page_queue *wait)
1703 {
1704         struct wait_queue_head *q = folio_waitqueue(folio);
1705         int ret = 0;
1706
1707         wait->folio = folio;
1708         wait->bit_nr = PG_locked;
1709
1710         spin_lock_irq(&q->lock);
1711         __add_wait_queue_entry_tail(q, &wait->wait);
1712         folio_set_waiters(folio);
1713         ret = !folio_trylock(folio);
1714         /*
1715          * If we were successful now, we know we're still on the
1716          * waitqueue as we're still under the lock. This means it's
1717          * safe to remove and return success, we know the callback
1718          * isn't going to trigger.
1719          */
1720         if (!ret)
1721                 __remove_wait_queue(q, &wait->wait);
1722         else
1723                 ret = -EIOCBQUEUED;
1724         spin_unlock_irq(&q->lock);
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Return values:
1730  * true - folio is locked; mmap_lock is still held.
1731  * false - folio is not locked.
1732  *     mmap_lock has been released (mmap_read_unlock(), unless flags had both
1733  *     FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT set, in
1734  *     which case mmap_lock is still held.
1735  *
1736  * If neither ALLOW_RETRY nor KILLABLE are set, will always return true
1737  * with the folio locked and the mmap_lock unperturbed.
1738  */
1739 bool __folio_lock_or_retry(struct folio *folio, struct mm_struct *mm,
1740                          unsigned int flags)
1741 {
1742         if (fault_flag_allow_retry_first(flags)) {
1743                 /*
1744                  * CAUTION! In this case, mmap_lock is not released
1745                  * even though return 0.
1746                  */
1747                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
1748                         return false;
1749
1750                 mmap_read_unlock(mm);
1751                 if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE)
1752                         folio_wait_locked_killable(folio);
1753                 else
1754                         folio_wait_locked(folio);
1755                 return false;
1756         }
1757         if (flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
1758                 bool ret;
1759
1760                 ret = __folio_lock_killable(folio);
1761                 if (ret) {
1762                         mmap_read_unlock(mm);
1763                         return false;
1764                 }
1765         } else {
1766                 __folio_lock(folio);
1767         }
1768
1769         return true;
1770 }
1771
1772 /**
1773  * page_cache_next_miss() - Find the next gap in the page cache.
1774  * @mapping: Mapping.
1775  * @index: Index.
1776  * @max_scan: Maximum range to search.
1777  *
1778  * Search the range [index, min(index + max_scan - 1, ULONG_MAX)] for the
1779  * gap with the lowest index.
1780  *
1781  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1782  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1783  * For example, if a gap is created at index 5, then subsequently a gap is
1784  * created at index 10, page_cache_next_miss covering both indices may
1785  * return 10 if called under the rcu_read_lock.
1786  *
1787  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1788  * range specified (in which case 'return - index >= max_scan' will be true).
1789  * In the rare case of index wrap-around, 0 will be returned.
1790  */
1791 pgoff_t page_cache_next_miss(struct address_space *mapping,
1792                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1793 {
1794         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1795
1796         while (max_scan--) {
1797                 void *entry = xas_next(&xas);
1798                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1799                         break;
1800                 if (xas.xa_index == 0)
1801                         break;
1802         }
1803
1804         return xas.xa_index;
1805 }
1806 EXPORT_SYMBOL(page_cache_next_miss);
1807
1808 /**
1809  * page_cache_prev_miss() - Find the previous gap in the page cache.
1810  * @mapping: Mapping.
1811  * @index: Index.
1812  * @max_scan: Maximum range to search.
1813  *
1814  * Search the range [max(index - max_scan + 1, 0), index] for the
1815  * gap with the highest index.
1816  *
1817  * This function may be called under the rcu_read_lock.  However, this will
1818  * not atomically search a snapshot of the cache at a single point in time.
1819  * For example, if a gap is created at index 10, then subsequently a gap is
1820  * created at index 5, page_cache_prev_miss() covering both indices may
1821  * return 5 if called under the rcu_read_lock.
1822  *
1823  * Return: The index of the gap if found, otherwise an index outside the
1824  * range specified (in which case 'index - return >= max_scan' will be true).
1825  * In the rare case of wrap-around, ULONG_MAX will be returned.
1826  */
1827 pgoff_t page_cache_prev_miss(struct address_space *mapping,
1828                              pgoff_t index, unsigned long max_scan)
1829 {
1830         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1831
1832         while (max_scan--) {
1833                 void *entry = xas_prev(&xas);
1834                 if (!entry || xa_is_value(entry))
1835                         break;
1836                 if (xas.xa_index == ULONG_MAX)
1837                         break;
1838         }
1839
1840         return xas.xa_index;
1841 }
1842 EXPORT_SYMBOL(page_cache_prev_miss);
1843
1844 /*
1845  * Lockless page cache protocol:
1846  * On the lookup side:
1847  * 1. Load the folio from i_pages
1848  * 2. Increment the refcount if it's not zero
1849  * 3. If the folio is not found by xas_reload(), put the refcount and retry
1850  *
1851  * On the removal side:
1852  * A. Freeze the page (by zeroing the refcount if nobody else has a reference)
1853  * B. Remove the page from i_pages
1854  * C. Return the page to the page allocator
1855  *
1856  * This means that any page may have its reference count temporarily
1857  * increased by a speculative page cache (or fast GUP) lookup as it can
1858  * be allocated by another user before the RCU grace period expires.
1859  * Because the refcount temporarily acquired here may end up being the
1860  * last refcount on the page, any page allocation must be freeable by
1861  * folio_put().
1862  */
1863
1864 /*
1865  * mapping_get_entry - Get a page cache entry.
1866  * @mapping: the address_space to search
1867  * @index: The page cache index.
1868  *
1869  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.  If it is a folio,
1870  * it is returned with an increased refcount.  If it is a shadow entry
1871  * of a previously evicted folio, or a swap entry from shmem/tmpfs,
1872  * it is returned without further action.
1873  *
1874  * Return: The folio, swap or shadow entry, %NULL if nothing is found.
1875  */
1876 static void *mapping_get_entry(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
1877 {
1878         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
1879         struct folio *folio;
1880
1881         rcu_read_lock();
1882 repeat:
1883         xas_reset(&xas);
1884         folio = xas_load(&xas);
1885         if (xas_retry(&xas, folio))
1886                 goto repeat;
1887         /*
1888          * A shadow entry of a recently evicted page, or a swap entry from
1889          * shmem/tmpfs.  Return it without attempting to raise page count.
1890          */
1891         if (!folio || xa_is_value(folio))
1892                 goto out;
1893
1894         if (!folio_try_get_rcu(folio))
1895                 goto repeat;
1896
1897         if (unlikely(folio != xas_reload(&xas))) {
1898                 folio_put(folio);
1899                 goto repeat;
1900         }
1901 out:
1902         rcu_read_unlock();
1903
1904         return folio;
1905 }
1906
1907 /**
1908  * __filemap_get_folio - Find and get a reference to a folio.
1909  * @mapping: The address_space to search.
1910  * @index: The page index.
1911  * @fgp_flags: %FGP flags modify how the folio is returned.
1912  * @gfp: Memory allocation flags to use if %FGP_CREAT is specified.
1913  *
1914  * Looks up the page cache entry at @mapping & @index.
1915  *
1916  * @fgp_flags can be zero or more of these flags:
1917  *
1918  * * %FGP_ACCESSED - The folio will be marked accessed.
1919  * * %FGP_LOCK - The folio is returned locked.
1920  * * %FGP_ENTRY - If there is a shadow / swap / DAX entry, return it
1921  *   instead of allocating a new folio to replace it.
1922  * * %FGP_CREAT - If no page is present then a new page is allocated using
1923  *   @gfp and added to the page cache and the VM's LRU list.
1924  *   The page is returned locked and with an increased refcount.
1925  * * %FGP_FOR_MMAP - The caller wants to do its own locking dance if the
1926  *   page is already in cache.  If the page was allocated, unlock it before
1927  *   returning so the caller can do the same dance.
1928  * * %FGP_WRITE - The page will be written to by the caller.
1929  * * %FGP_NOFS - __GFP_FS will get cleared in gfp.
1930  * * %FGP_NOWAIT - Don't get blocked by page lock.
1931  * * %FGP_STABLE - Wait for the folio to be stable (finished writeback)
1932  *
1933  * If %FGP_LOCK or %FGP_CREAT are specified then the function may sleep even
1934  * if the %GFP flags specified for %FGP_CREAT are atomic.
1935  *
1936  * If there is a page cache page, it is returned with an increased refcount.
1937  *
1938  * Return: The found folio or %NULL otherwise.
1939  */
1940 struct folio *__filemap_get_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
1941                 int fgp_flags, gfp_t gfp)
1942 {
1943         struct folio *folio;
1944
1945 repeat:
1946         folio = mapping_get_entry(mapping, index);
1947         if (xa_is_value(folio)) {
1948                 if (fgp_flags & FGP_ENTRY)
1949                         return folio;
1950                 folio = NULL;
1951         }
1952         if (!folio)
1953                 goto no_page;
1954
1955         if (fgp_flags & FGP_LOCK) {
1956                 if (fgp_flags & FGP_NOWAIT) {
1957                         if (!folio_trylock(folio)) {
1958                                 folio_put(folio);
1959                                 return NULL;
1960                         }
1961                 } else {
1962                         folio_lock(folio);
1963                 }
1964
1965                 /* Has the page been truncated? */
1966                 if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
1967                         folio_unlock(folio);
1968                         folio_put(folio);
1969                         goto repeat;
1970                 }
1971                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
1972         }
1973
1974         if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
1975                 folio_mark_accessed(folio);
1976         else if (fgp_flags & FGP_WRITE) {
1977                 /* Clear idle flag for buffer write */
1978                 if (folio_test_idle(folio))
1979                         folio_clear_idle(folio);
1980         }
1981
1982         if (fgp_flags & FGP_STABLE)
1983                 folio_wait_stable(folio);
1984 no_page:
1985         if (!folio && (fgp_flags & FGP_CREAT)) {
1986                 int err;
1987                 if ((fgp_flags & FGP_WRITE) && mapping_can_writeback(mapping))
1988                         gfp |= __GFP_WRITE;
1989                 if (fgp_flags & FGP_NOFS)
1990                         gfp &= ~__GFP_FS;
1991
1992                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
1993                 if (!folio)
1994                         return NULL;
1995
1996                 if (WARN_ON_ONCE(!(fgp_flags & (FGP_LOCK | FGP_FOR_MMAP))))
1997                         fgp_flags |= FGP_LOCK;
1998
1999                 /* Init accessed so avoid atomic mark_page_accessed later */
2000                 if (fgp_flags & FGP_ACCESSED)
2001                         __folio_set_referenced(folio);
2002
2003                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
2004                 if (unlikely(err)) {
2005                         folio_put(folio);
2006                         folio = NULL;
2007                         if (err == -EEXIST)
2008                                 goto repeat;
2009                 }
2010
2011                 /*
2012                  * filemap_add_folio locks the page, and for mmap
2013                  * we expect an unlocked page.
2014                  */
2015                 if (folio && (fgp_flags & FGP_FOR_MMAP))
2016                         folio_unlock(folio);
2017         }
2018
2019         return folio;
2020 }
2021 EXPORT_SYMBOL(__filemap_get_folio);
2022
2023 static inline struct folio *find_get_entry(struct xa_state *xas, pgoff_t max,
2024                 xa_mark_t mark)
2025 {
2026         struct folio *folio;
2027
2028 retry:
2029         if (mark == XA_PRESENT)
2030                 folio = xas_find(xas, max);
2031         else
2032                 folio = xas_find_marked(xas, max, mark);
2033
2034         if (xas_retry(xas, folio))
2035                 goto retry;
2036         /*
2037          * A shadow entry of a recently evicted page, a swap
2038          * entry from shmem/tmpfs or a DAX entry.  Return it
2039          * without attempting to raise page count.
2040          */
2041         if (!folio || xa_is_value(folio))
2042                 return folio;
2043
2044         if (!folio_try_get_rcu(folio))
2045                 goto reset;
2046
2047         if (unlikely(folio != xas_reload(xas))) {
2048                 folio_put(folio);
2049                 goto reset;
2050         }
2051
2052         return folio;
2053 reset:
2054         xas_reset(xas);
2055         goto retry;
2056 }
2057
2058 /**
2059  * find_get_entries - gang pagecache lookup
2060  * @mapping:    The address_space to search
2061  * @start:      The starting page cache index
2062  * @end:        The final page index (inclusive).
2063  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2064  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @entries
2065  *
2066  * find_get_entries() will search for and return a batch of entries in
2067  * the mapping.  The entries are placed in @fbatch.  find_get_entries()
2068  * takes a reference on any actual folios it returns.
2069  *
2070  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2071  * due to not-present entries or large folios.
2072  *
2073  * Any shadow entries of evicted folios, or swap entries from
2074  * shmem/tmpfs, are included in the returned array.
2075  *
2076  * Return: The number of entries which were found.
2077  */
2078 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2079                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2080 {
2081         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2082         struct folio *folio;
2083
2084         rcu_read_lock();
2085         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT)) != NULL) {
2086                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2087                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2088                         break;
2089         }
2090         rcu_read_unlock();
2091
2092         return folio_batch_count(fbatch);
2093 }
2094
2095 /**
2096  * find_lock_entries - Find a batch of pagecache entries.
2097  * @mapping:    The address_space to search.
2098  * @start:      The starting page cache index.
2099  * @end:        The final page index (inclusive).
2100  * @fbatch:     Where the resulting entries are placed.
2101  * @indices:    The cache indices of the entries in @fbatch.
2102  *
2103  * find_lock_entries() will return a batch of entries from @mapping.
2104  * Swap, shadow and DAX entries are included.  Folios are returned
2105  * locked and with an incremented refcount.  Folios which are locked
2106  * by somebody else or under writeback are skipped.  Folios which are
2107  * partially outside the range are not returned.
2108  *
2109  * The entries have ascending indexes.  The indices may not be consecutive
2110  * due to not-present entries, large folios, folios which could not be
2111  * locked or folios under writeback.
2112  *
2113  * Return: The number of entries which were found.
2114  */
2115 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
2116                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices)
2117 {
2118         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start);
2119         struct folio *folio;
2120
2121         rcu_read_lock();
2122         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2123                 if (!xa_is_value(folio)) {
2124                         if (folio->index < start)
2125                                 goto put;
2126                         if (folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1 > end)
2127                                 goto put;
2128                         if (!folio_trylock(folio))
2129                                 goto put;
2130                         if (folio->mapping != mapping ||
2131                             folio_test_writeback(folio))
2132                                 goto unlock;
2133                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, xas.xa_index),
2134                                         folio);
2135                 }
2136                 indices[fbatch->nr] = xas.xa_index;
2137                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2138                         break;
2139                 continue;
2140 unlock:
2141                 folio_unlock(folio);
2142 put:
2143                 folio_put(folio);
2144         }
2145         rcu_read_unlock();
2146
2147         return folio_batch_count(fbatch);
2148 }
2149
2150 static inline
2151 bool folio_more_pages(struct folio *folio, pgoff_t index, pgoff_t max)
2152 {
2153         if (!folio_test_large(folio) || folio_test_hugetlb(folio))
2154                 return false;
2155         if (index >= max)
2156                 return false;
2157         return index < folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1;
2158 }
2159
2160 /**
2161  * find_get_pages_range - gang pagecache lookup
2162  * @mapping:    The address_space to search
2163  * @start:      The starting page index
2164  * @end:        The final page index (inclusive)
2165  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2166  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2167  *
2168  * find_get_pages_range() will search for and return a group of up to @nr_pages
2169  * pages in the mapping starting at index @start and up to index @end
2170  * (inclusive).  The pages are placed at @pages.  find_get_pages_range() takes
2171  * a reference against the returned pages.
2172  *
2173  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
2174  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
2175  * We also update @start to index the next page for the traversal.
2176  *
2177  * Return: the number of pages which were found. If this number is
2178  * smaller than @nr_pages, the end of specified range has been
2179  * reached.
2180  */
2181 unsigned find_get_pages_range(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
2182                               pgoff_t end, unsigned int nr_pages,
2183                               struct page **pages)
2184 {
2185         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *start);
2186         struct folio *folio;
2187         unsigned ret = 0;
2188
2189         if (unlikely(!nr_pages))
2190                 return 0;
2191
2192         rcu_read_lock();
2193         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, XA_PRESENT))) {
2194                 /* Skip over shadow, swap and DAX entries */
2195                 if (xa_is_value(folio))
2196                         continue;
2197
2198 again:
2199                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2200                 if (++ret == nr_pages) {
2201                         *start = xas.xa_index + 1;
2202                         goto out;
2203                 }
2204                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end)) {
2205                         xas.xa_index++;
2206                         folio_ref_inc(folio);
2207                         goto again;
2208                 }
2209         }
2210
2211         /*
2212          * We come here when there is no page beyond @end. We take care to not
2213          * overflow the index @start as it confuses some of the callers. This
2214          * breaks the iteration when there is a page at index -1 but that is
2215          * already broken anyway.
2216          */
2217         if (end == (pgoff_t)-1)
2218                 *start = (pgoff_t)-1;
2219         else
2220                 *start = end + 1;
2221 out:
2222         rcu_read_unlock();
2223
2224         return ret;
2225 }
2226
2227 /**
2228  * find_get_pages_contig - gang contiguous pagecache lookup
2229  * @mapping:    The address_space to search
2230  * @index:      The starting page index
2231  * @nr_pages:   The maximum number of pages
2232  * @pages:      Where the resulting pages are placed
2233  *
2234  * find_get_pages_contig() works exactly like find_get_pages_range(),
2235  * except that the returned number of pages are guaranteed to be
2236  * contiguous.
2237  *
2238  * Return: the number of pages which were found.
2239  */
2240 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2241                                unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2242 {
2243         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2244         struct folio *folio;
2245         unsigned int ret = 0;
2246
2247         if (unlikely(!nr_pages))
2248                 return 0;
2249
2250         rcu_read_lock();
2251         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2252                 if (xas_retry(&xas, folio))
2253                         continue;
2254                 /*
2255                  * If the entry has been swapped out, we can stop looking.
2256                  * No current caller is looking for DAX entries.
2257                  */
2258                 if (xa_is_value(folio))
2259                         break;
2260
2261                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2262                         goto retry;
2263
2264                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2265                         goto put_page;
2266
2267 again:
2268                 pages[ret] = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
2269                 if (++ret == nr_pages)
2270                         break;
2271                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, ULONG_MAX)) {
2272                         xas.xa_index++;
2273                         folio_ref_inc(folio);
2274                         goto again;
2275                 }
2276                 continue;
2277 put_page:
2278                 folio_put(folio);
2279 retry:
2280                 xas_reset(&xas);
2281         }
2282         rcu_read_unlock();
2283         return ret;
2284 }
2285 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_contig);
2286
2287 /**
2288  * find_get_pages_range_tag - Find and return head pages matching @tag.
2289  * @mapping:    the address_space to search
2290  * @index:      the starting page index
2291  * @end:        The final page index (inclusive)
2292  * @tag:        the tag index
2293  * @nr_pages:   the maximum number of pages
2294  * @pages:      where the resulting pages are placed
2295  *
2296  * Like find_get_pages_range(), except we only return head pages which are
2297  * tagged with @tag.  @index is updated to the index immediately after the
2298  * last page we return, ready for the next iteration.
2299  *
2300  * Return: the number of pages which were found.
2301  */
2302 unsigned find_get_pages_range_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
2303                         pgoff_t end, xa_mark_t tag, unsigned int nr_pages,
2304                         struct page **pages)
2305 {
2306         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, *index);
2307         struct folio *folio;
2308         unsigned ret = 0;
2309
2310         if (unlikely(!nr_pages))
2311                 return 0;
2312
2313         rcu_read_lock();
2314         while ((folio = find_get_entry(&xas, end, tag))) {
2315                 /*
2316                  * Shadow entries should never be tagged, but this iteration
2317                  * is lockless so there is a window for page reclaim to evict
2318                  * a page we saw tagged.  Skip over it.
2319                  */
2320                 if (xa_is_value(folio))
2321                         continue;
2322
2323                 pages[ret] = &folio->page;
2324                 if (++ret == nr_pages) {
2325                         *index = folio->index + folio_nr_pages(folio);
2326                         goto out;
2327                 }
2328         }
2329
2330         /*
2331          * We come here when we got to @end. We take care to not overflow the
2332          * index @index as it confuses some of the callers. This breaks the
2333          * iteration when there is a page at index -1 but that is already
2334          * broken anyway.
2335          */
2336         if (end == (pgoff_t)-1)
2337                 *index = (pgoff_t)-1;
2338         else
2339                 *index = end + 1;
2340 out:
2341         rcu_read_unlock();
2342
2343         return ret;
2344 }
2345 EXPORT_SYMBOL(find_get_pages_range_tag);
2346
2347 /*
2348  * CD/DVDs are error prone. When a medium error occurs, the driver may fail
2349  * a _large_ part of the i/o request. Imagine the worst scenario:
2350  *
2351  *      ---R__________________________________________B__________
2352  *         ^ reading here                             ^ bad block(assume 4k)
2353  *
2354  * read(R) => miss => readahead(R...B) => media error => frustrating retries
2355  * => failing the whole request => read(R) => read(R+1) =>
2356  * readahead(R+1...B+1) => bang => read(R+2) => read(R+3) =>
2357  * readahead(R+3...B+2) => bang => read(R+3) => read(R+4) =>
2358  * readahead(R+4...B+3) => bang => read(R+4) => read(R+5) => ......
2359  *
2360  * It is going insane. Fix it by quickly scaling down the readahead size.
2361  */
2362 static void shrink_readahead_size_eio(struct file_ra_state *ra)
2363 {
2364         ra->ra_pages /= 4;
2365 }
2366
2367 /*
2368  * filemap_get_read_batch - Get a batch of folios for read
2369  *
2370  * Get a batch of folios which represent a contiguous range of bytes in
2371  * the file.  No exceptional entries will be returned.  If @index is in
2372  * the middle of a folio, the entire folio will be returned.  The last
2373  * folio in the batch may have the readahead flag set or the uptodate flag
2374  * clear so that the caller can take the appropriate action.
2375  */
2376 static void filemap_get_read_batch(struct address_space *mapping,
2377                 pgoff_t index, pgoff_t max, struct folio_batch *fbatch)
2378 {
2379         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, index);
2380         struct folio *folio;
2381
2382         rcu_read_lock();
2383         for (folio = xas_load(&xas); folio; folio = xas_next(&xas)) {
2384                 if (xas_retry(&xas, folio))
2385                         continue;
2386                 if (xas.xa_index > max || xa_is_value(folio))
2387                         break;
2388                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
2389                         goto retry;
2390
2391                 if (unlikely(folio != xas_reload(&xas)))
2392                         goto put_folio;
2393
2394                 if (!folio_batch_add(fbatch, folio))
2395                         break;
2396                 if (!folio_test_uptodate(folio))
2397                         break;
2398                 if (folio_test_readahead(folio))
2399                         break;
2400                 xas_advance(&xas, folio->index + folio_nr_pages(folio) - 1);
2401                 continue;
2402 put_folio:
2403                 folio_put(folio);
2404 retry:
2405                 xas_reset(&xas);
2406         }
2407         rcu_read_unlock();
2408 }
2409
2410 static int filemap_read_folio(struct file *file, struct address_space *mapping,
2411                 struct folio *folio)
2412 {
2413         int error;
2414
2415         /*
2416          * A previous I/O error may have been due to temporary failures,
2417          * eg. multipath errors.  PG_error will be set again if read_folio
2418          * fails.
2419          */
2420         folio_clear_error(folio);
2421         /* Start the actual read. The read will unlock the page. */
2422         error = mapping->a_ops->read_folio(file, folio);
2423         if (error)
2424                 return error;
2425
2426         error = folio_wait_locked_killable(folio);
2427         if (error)
2428                 return error;
2429         if (folio_test_uptodate(folio))
2430                 return 0;
2431         shrink_readahead_size_eio(&file->f_ra);
2432         return -EIO;
2433 }
2434
2435 static bool filemap_range_uptodate(struct address_space *mapping,
2436                 loff_t pos, struct iov_iter *iter, struct folio *folio)
2437 {
2438         int count;
2439
2440         if (folio_test_uptodate(folio))
2441                 return true;
2442         /* pipes can't handle partially uptodate pages */
2443         if (iov_iter_is_pipe(iter))
2444                 return false;
2445         if (!mapping->a_ops->is_partially_uptodate)
2446                 return false;
2447         if (mapping->host->i_blkbits >= folio_shift(folio))
2448                 return false;
2449
2450         count = iter->count;
2451         if (folio_pos(folio) > pos) {
2452                 count -= folio_pos(folio) - pos;
2453                 pos = 0;
2454         } else {
2455                 pos -= folio_pos(folio);
2456         }
2457
2458         return mapping->a_ops->is_partially_uptodate(folio, pos, count);
2459 }
2460
2461 static int filemap_update_page(struct kiocb *iocb,
2462                 struct address_space *mapping, struct iov_iter *iter,
2463                 struct folio *folio)
2464 {
2465         int error;
2466
2467         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2468                 if (!filemap_invalidate_trylock_shared(mapping))
2469                         return -EAGAIN;
2470         } else {
2471                 filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2472         }
2473
2474         if (!folio_trylock(folio)) {
2475                 error = -EAGAIN;
2476                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_NOIO))
2477                         goto unlock_mapping;
2478                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ)) {
2479                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2480                         /*
2481                          * This is where we usually end up waiting for a
2482                          * previously submitted readahead to finish.
2483                          */
2484                         folio_put_wait_locked(folio, TASK_KILLABLE);
2485                         return AOP_TRUNCATED_PAGE;
2486                 }
2487                 error = __folio_lock_async(folio, iocb->ki_waitq);
2488                 if (error)
2489                         goto unlock_mapping;
2490         }
2491
2492         error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2493         if (!folio->mapping)
2494                 goto unlock;
2495
2496         error = 0;
2497         if (filemap_range_uptodate(mapping, iocb->ki_pos, iter, folio))
2498                 goto unlock;
2499
2500         error = -EAGAIN;
2501         if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOIO | IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2502                 goto unlock;
2503
2504         error = filemap_read_folio(iocb->ki_filp, mapping, folio);
2505         goto unlock_mapping;
2506 unlock:
2507         folio_unlock(folio);
2508 unlock_mapping:
2509         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2510         if (error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2511                 folio_put(folio);
2512         return error;
2513 }
2514
2515 static int filemap_create_folio(struct file *file,
2516                 struct address_space *mapping, pgoff_t index,
2517                 struct folio_batch *fbatch)
2518 {
2519         struct folio *folio;
2520         int error;
2521
2522         folio = filemap_alloc_folio(mapping_gfp_mask(mapping), 0);
2523         if (!folio)
2524                 return -ENOMEM;
2525
2526         /*
2527          * Protect against truncate / hole punch. Grabbing invalidate_lock
2528          * here assures we cannot instantiate and bring uptodate new
2529          * pagecache folios after evicting page cache during truncate
2530          * and before actually freeing blocks.  Note that we could
2531          * release invalidate_lock after inserting the folio into
2532          * the page cache as the locked folio would then be enough to
2533          * synchronize with hole punching. But there are code paths
2534          * such as filemap_update_page() filling in partially uptodate
2535          * pages or ->readahead() that need to hold invalidate_lock
2536          * while mapping blocks for IO so let's hold the lock here as
2537          * well to keep locking rules simple.
2538          */
2539         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
2540         error = filemap_add_folio(mapping, folio, index,
2541                         mapping_gfp_constraint(mapping, GFP_KERNEL));
2542         if (error == -EEXIST)
2543                 error = AOP_TRUNCATED_PAGE;
2544         if (error)
2545                 goto error;
2546
2547         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
2548         if (error)
2549                 goto error;
2550
2551         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2552         folio_batch_add(fbatch, folio);
2553         return 0;
2554 error:
2555         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
2556         folio_put(folio);
2557         return error;
2558 }
2559
2560 static int filemap_readahead(struct kiocb *iocb, struct file *file,
2561                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2562                 pgoff_t last_index)
2563 {
2564         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, folio->index);
2565
2566         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2567                 return -EAGAIN;
2568         page_cache_async_ra(&ractl, folio, last_index - folio->index);
2569         return 0;
2570 }
2571
2572 static int filemap_get_pages(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2573                 struct folio_batch *fbatch)
2574 {
2575         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2576         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2577         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2578         pgoff_t index = iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT;
2579         pgoff_t last_index;
2580         struct folio *folio;
2581         int err = 0;
2582
2583         last_index = DIV_ROUND_UP(iocb->ki_pos + iter->count, PAGE_SIZE);
2584 retry:
2585         if (fatal_signal_pending(current))
2586                 return -EINTR;
2587
2588         filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2589         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2590                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOIO)
2591                         return -EAGAIN;
2592                 page_cache_sync_readahead(mapping, ra, filp, index,
2593                                 last_index - index);
2594                 filemap_get_read_batch(mapping, index, last_index, fbatch);
2595         }
2596         if (!folio_batch_count(fbatch)) {
2597                 if (iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_WAITQ))
2598                         return -EAGAIN;
2599                 err = filemap_create_folio(filp, mapping,
2600                                 iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT, fbatch);
2601                 if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2602                         goto retry;
2603                 return err;
2604         }
2605
2606         folio = fbatch->folios[folio_batch_count(fbatch) - 1];
2607         if (folio_test_readahead(folio)) {
2608                 err = filemap_readahead(iocb, filp, mapping, folio, last_index);
2609                 if (err)
2610                         goto err;
2611         }
2612         if (!folio_test_uptodate(folio)) {
2613                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) &&
2614                     folio_batch_count(fbatch) > 1)
2615                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2616                 err = filemap_update_page(iocb, mapping, iter, folio);
2617                 if (err)
2618                         goto err;
2619         }
2620
2621         return 0;
2622 err:
2623         if (err < 0)
2624                 folio_put(folio);
2625         if (likely(--fbatch->nr))
2626                 return 0;
2627         if (err == AOP_TRUNCATED_PAGE)
2628                 goto retry;
2629         return err;
2630 }
2631
2632 /**
2633  * filemap_read - Read data from the page cache.
2634  * @iocb: The iocb to read.
2635  * @iter: Destination for the data.
2636  * @already_read: Number of bytes already read by the caller.
2637  *
2638  * Copies data from the page cache.  If the data is not currently present,
2639  * uses the readahead and read_folio address_space operations to fetch it.
2640  *
2641  * Return: Total number of bytes copied, including those already read by
2642  * the caller.  If an error happens before any bytes are copied, returns
2643  * a negative error number.
2644  */
2645 ssize_t filemap_read(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
2646                 ssize_t already_read)
2647 {
2648         struct file *filp = iocb->ki_filp;
2649         struct file_ra_state *ra = &filp->f_ra;
2650         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
2651         struct inode *inode = mapping->host;
2652         struct folio_batch fbatch;
2653         int i, error = 0;
2654         bool writably_mapped;
2655         loff_t isize, end_offset;
2656
2657         if (unlikely(iocb->ki_pos >= inode->i_sb->s_maxbytes))
2658                 return 0;
2659         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
2660                 return 0;
2661
2662         iov_iter_truncate(iter, inode->i_sb->s_maxbytes);
2663         folio_batch_init(&fbatch);
2664
2665         do {
2666                 cond_resched();
2667
2668                 /*
2669                  * If we've already successfully copied some data, then we
2670                  * can no longer safely return -EIOCBQUEUED. Hence mark
2671                  * an async read NOWAIT at that point.
2672                  */
2673                 if ((iocb->ki_flags & IOCB_WAITQ) && already_read)
2674                         iocb->ki_flags |= IOCB_NOWAIT;
2675
2676                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= i_size_read(inode)))
2677                         break;
2678
2679                 error = filemap_get_pages(iocb, iter, &fbatch);
2680                 if (error < 0)
2681                         break;
2682
2683                 /*
2684                  * i_size must be checked after we know the pages are Uptodate.
2685                  *
2686                  * Checking i_size after the check allows us to calculate
2687                  * the correct value for "nr", which means the zero-filled
2688                  * part of the page is not copied back to userspace (unless
2689                  * another truncate extends the file - this is desired though).
2690                  */
2691                 isize = i_size_read(inode);
2692                 if (unlikely(iocb->ki_pos >= isize))
2693                         goto put_folios;
2694                 end_offset = min_t(loff_t, isize, iocb->ki_pos + iter->count);
2695
2696                 /*
2697                  * Once we start copying data, we don't want to be touching any
2698                  * cachelines that might be contended:
2699                  */
2700                 writably_mapped = mapping_writably_mapped(mapping);
2701
2702                 /*
2703                  * When a sequential read accesses a page several times, only
2704                  * mark it as accessed the first time.
2705                  */
2706                 if (iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT !=
2707                     ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT)
2708                         folio_mark_accessed(fbatch.folios[0]);
2709
2710                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++) {
2711                         struct folio *folio = fbatch.folios[i];
2712                         size_t fsize = folio_size(folio);
2713                         size_t offset = iocb->ki_pos & (fsize - 1);
2714                         size_t bytes = min_t(loff_t, end_offset - iocb->ki_pos,
2715                                              fsize - offset);
2716                         size_t copied;
2717
2718                         if (end_offset < folio_pos(folio))
2719                                 break;
2720                         if (i > 0)
2721                                 folio_mark_accessed(folio);
2722                         /*
2723                          * If users can be writing to this folio using arbitrary
2724                          * virtual addresses, take care of potential aliasing
2725                          * before reading the folio on the kernel side.
2726                          */
2727                         if (writably_mapped)
2728                                 flush_dcache_folio(folio);
2729
2730                         copied = copy_folio_to_iter(folio, offset, bytes, iter);
2731
2732                         already_read += copied;
2733                         iocb->ki_pos += copied;
2734                         ra->prev_pos = iocb->ki_pos;
2735
2736                         if (copied < bytes) {
2737                                 error = -EFAULT;
2738                                 break;
2739                         }
2740                 }
2741 put_folios:
2742                 for (i = 0; i < folio_batch_count(&fbatch); i++)
2743                         folio_put(fbatch.folios[i]);
2744                 folio_batch_init(&fbatch);
2745         } while (iov_iter_count(iter) && iocb->ki_pos < isize && !error);
2746
2747         file_accessed(filp);
2748
2749         return already_read ? already_read : error;
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_read);
2752
2753 /**
2754  * generic_file_read_iter - generic filesystem read routine
2755  * @iocb:       kernel I/O control block
2756  * @iter:       destination for the data read
2757  *
2758  * This is the "read_iter()" routine for all filesystems
2759  * that can use the page cache directly.
2760  *
2761  * The IOCB_NOWAIT flag in iocb->ki_flags indicates that -EAGAIN shall
2762  * be returned when no data can be read without waiting for I/O requests
2763  * to complete; it doesn't prevent readahead.
2764  *
2765  * The IOCB_NOIO flag in iocb->ki_flags indicates that no new I/O
2766  * requests shall be made for the read or for readahead.  When no data
2767  * can be read, -EAGAIN shall be returned.  When readahead would be
2768  * triggered, a partial, possibly empty read shall be returned.
2769  *
2770  * Return:
2771  * * number of bytes copied, even for partial reads
2772  * * negative error code (or 0 if IOCB_NOIO) if nothing was read
2773  */
2774 ssize_t
2775 generic_file_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
2776 {
2777         size_t count = iov_iter_count(iter);
2778         ssize_t retval = 0;
2779
2780         if (!count)
2781                 return 0; /* skip atime */
2782
2783         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
2784                 struct file *file = iocb->ki_filp;
2785                 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2786                 struct inode *inode = mapping->host;
2787
2788                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
2789                         if (filemap_range_needs_writeback(mapping, iocb->ki_pos,
2790                                                 iocb->ki_pos + count - 1))
2791                                 return -EAGAIN;
2792                 } else {
2793                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping,
2794                                                 iocb->ki_pos,
2795                                                 iocb->ki_pos + count - 1);
2796                         if (retval < 0)
2797                                 return retval;
2798                 }
2799
2800                 file_accessed(file);
2801
2802                 retval = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, iter);
2803                 if (retval >= 0) {
2804                         iocb->ki_pos += retval;
2805                         count -= retval;
2806                 }
2807                 if (retval != -EIOCBQUEUED)
2808                         iov_iter_revert(iter, count - iov_iter_count(iter));
2809
2810                 /*
2811                  * Btrfs can have a short DIO read if we encounter
2812                  * compressed extents, so if there was an error, or if
2813                  * we've already read everything we wanted to, or if
2814                  * there was a short read because we hit EOF, go ahead
2815                  * and return.  Otherwise fallthrough to buffered io for
2816                  * the rest of the read.  Buffered reads will not work for
2817                  * DAX files, so don't bother trying.
2818                  */
2819                 if (retval < 0 || !count || IS_DAX(inode))
2820                         return retval;
2821                 if (iocb->ki_pos >= i_size_read(inode))
2822                         return retval;
2823         }
2824
2825         return filemap_read(iocb, iter, retval);
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL(generic_file_read_iter);
2828
2829 static inline loff_t folio_seek_hole_data(struct xa_state *xas,
2830                 struct address_space *mapping, struct folio *folio,
2831                 loff_t start, loff_t end, bool seek_data)
2832 {
2833         const struct address_space_operations *ops = mapping->a_ops;
2834         size_t offset, bsz = i_blocksize(mapping->host);
2835
2836         if (xa_is_value(folio) || folio_test_uptodate(folio))
2837                 return seek_data ? start : end;
2838         if (!ops->is_partially_uptodate)
2839                 return seek_data ? end : start;
2840
2841         xas_pause(xas);
2842         rcu_read_unlock();
2843         folio_lock(folio);
2844         if (unlikely(folio->mapping != mapping))
2845                 goto unlock;
2846
2847         offset = offset_in_folio(folio, start) & ~(bsz - 1);
2848
2849         do {
2850                 if (ops->is_partially_uptodate(folio, offset, bsz) ==
2851                                                         seek_data)
2852                         break;
2853                 start = (start + bsz) & ~(bsz - 1);
2854                 offset += bsz;
2855         } while (offset < folio_size(folio));
2856 unlock:
2857         folio_unlock(folio);
2858         rcu_read_lock();
2859         return start;
2860 }
2861
2862 static inline size_t seek_folio_size(struct xa_state *xas, struct folio *folio)
2863 {
2864         if (xa_is_value(folio))
2865                 return PAGE_SIZE << xa_get_order(xas->xa, xas->xa_index);
2866         return folio_size(folio);
2867 }
2868
2869 /**
2870  * mapping_seek_hole_data - Seek for SEEK_DATA / SEEK_HOLE in the page cache.
2871  * @mapping: Address space to search.
2872  * @start: First byte to consider.
2873  * @end: Limit of search (exclusive).
2874  * @whence: Either SEEK_HOLE or SEEK_DATA.
2875  *
2876  * If the page cache knows which blocks contain holes and which blocks
2877  * contain data, your filesystem can use this function to implement
2878  * SEEK_HOLE and SEEK_DATA.  This is useful for filesystems which are
2879  * entirely memory-based such as tmpfs, and filesystems which support
2880  * unwritten extents.
2881  *
2882  * Return: The requested offset on success, or -ENXIO if @whence specifies
2883  * SEEK_DATA and there is no data after @start.  There is an implicit hole
2884  * after @end - 1, so SEEK_HOLE returns @end if all the bytes between @start
2885  * and @end contain data.
2886  */
2887 loff_t mapping_seek_hole_data(struct address_space *mapping, loff_t start,
2888                 loff_t end, int whence)
2889 {
2890         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start >> PAGE_SHIFT);
2891         pgoff_t max = (end - 1) >> PAGE_SHIFT;
2892         bool seek_data = (whence == SEEK_DATA);
2893         struct folio *folio;
2894
2895         if (end <= start)
2896                 return -ENXIO;
2897
2898         rcu_read_lock();
2899         while ((folio = find_get_entry(&xas, max, XA_PRESENT))) {
2900                 loff_t pos = (u64)xas.xa_index << PAGE_SHIFT;
2901                 size_t seek_size;
2902
2903                 if (start < pos) {
2904                         if (!seek_data)
2905                                 goto unlock;
2906                         start = pos;
2907                 }
2908
2909                 seek_size = seek_folio_size(&xas, folio);
2910                 pos = round_up((u64)pos + 1, seek_size);
2911                 start = folio_seek_hole_data(&xas, mapping, folio, start, pos,
2912                                 seek_data);
2913                 if (start < pos)
2914                         goto unlock;
2915                 if (start >= end)
2916                         break;
2917                 if (seek_size > PAGE_SIZE)
2918                         xas_set(&xas, pos >> PAGE_SHIFT);
2919                 if (!xa_is_value(folio))
2920                         folio_put(folio);
2921         }
2922         if (seek_data)
2923                 start = -ENXIO;
2924 unlock:
2925         rcu_read_unlock();
2926         if (folio && !xa_is_value(folio))
2927                 folio_put(folio);
2928         if (start > end)
2929                 return end;
2930         return start;
2931 }
2932
2933 #ifdef CONFIG_MMU
2934 #define MMAP_LOTSAMISS  (100)
2935 /*
2936  * lock_folio_maybe_drop_mmap - lock the page, possibly dropping the mmap_lock
2937  * @vmf - the vm_fault for this fault.
2938  * @folio - the folio to lock.
2939  * @fpin - the pointer to the file we may pin (or is already pinned).
2940  *
2941  * This works similar to lock_folio_or_retry in that it can drop the
2942  * mmap_lock.  It differs in that it actually returns the folio locked
2943  * if it returns 1 and 0 if it couldn't lock the folio.  If we did have
2944  * to drop the mmap_lock then fpin will point to the pinned file and
2945  * needs to be fput()'ed at a later point.
2946  */
2947 static int lock_folio_maybe_drop_mmap(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
2948                                      struct file **fpin)
2949 {
2950         if (folio_trylock(folio))
2951                 return 1;
2952
2953         /*
2954          * NOTE! This will make us return with VM_FAULT_RETRY, but with
2955          * the mmap_lock still held. That's how FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT
2956          * is supposed to work. We have way too many special cases..
2957          */
2958         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
2959                 return 0;
2960
2961         *fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, *fpin);
2962         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_KILLABLE) {
2963                 if (__folio_lock_killable(folio)) {
2964                         /*
2965                          * We didn't have the right flags to drop the mmap_lock,
2966                          * but all fault_handlers only check for fatal signals
2967                          * if we return VM_FAULT_RETRY, so we need to drop the
2968                          * mmap_lock here and return 0 if we don't have a fpin.
2969                          */
2970                         if (*fpin == NULL)
2971                                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
2972                         return 0;
2973                 }
2974         } else
2975                 __folio_lock(folio);
2976
2977         return 1;
2978 }
2979
2980 /*
2981  * Synchronous readahead happens when we don't even find a page in the page
2982  * cache at all.  We don't want to perform IO under the mmap sem, so if we have
2983  * to drop the mmap sem we return the file that was pinned in order for us to do
2984  * that.  If we didn't pin a file then we return NULL.  The file that is
2985  * returned needs to be fput()'ed when we're done with it.
2986  */
2987 static struct file *do_sync_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf)
2988 {
2989         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
2990         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
2991         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
2992         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, mapping, vmf->pgoff);
2993         struct file *fpin = NULL;
2994         unsigned int mmap_miss;
2995
2996 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2997         /* Use the readahead code, even if readahead is disabled */
2998         if (vmf->vma->vm_flags & VM_HUGEPAGE) {
2999                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3000                 ractl._index &= ~((unsigned long)HPAGE_PMD_NR - 1);
3001                 ra->size = HPAGE_PMD_NR;
3002                 /*
3003                  * Fetch two PMD folios, so we get the chance to actually
3004                  * readahead, unless we've been told not to.
3005                  */
3006                 if (!(vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ))
3007                         ra->size *= 2;
3008                 ra->async_size = HPAGE_PMD_NR;
3009                 page_cache_ra_order(&ractl, ra, HPAGE_PMD_ORDER);
3010                 return fpin;
3011         }
3012 #endif
3013
3014         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3015         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ)
3016                 return fpin;
3017         if (!ra->ra_pages)
3018                 return fpin;
3019
3020         if (vmf->vma->vm_flags & VM_SEQ_READ) {
3021                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3022                 page_cache_sync_ra(&ractl, ra->ra_pages);
3023                 return fpin;
3024         }
3025
3026         /* Avoid banging the cache line if not needed */
3027         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3028         if (mmap_miss < MMAP_LOTSAMISS * 10)
3029                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, ++mmap_miss);
3030
3031         /*
3032          * Do we miss much more than hit in this file? If so,
3033          * stop bothering with read-ahead. It will only hurt.
3034          */
3035         if (mmap_miss > MMAP_LOTSAMISS)
3036                 return fpin;
3037
3038         /*
3039          * mmap read-around
3040          */
3041         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3042         ra->start = max_t(long, 0, vmf->pgoff - ra->ra_pages / 2);
3043         ra->size = ra->ra_pages;
3044         ra->async_size = ra->ra_pages / 4;
3045         ractl._index = ra->start;
3046         page_cache_ra_order(&ractl, ra, 0);
3047         return fpin;
3048 }
3049
3050 /*
3051  * Asynchronous readahead happens when we find the page and PG_readahead,
3052  * so we want to possibly extend the readahead further.  We return the file that
3053  * was pinned if we have to drop the mmap_lock in order to do IO.
3054  */
3055 static struct file *do_async_mmap_readahead(struct vm_fault *vmf,
3056                                             struct folio *folio)
3057 {
3058         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3059         struct file_ra_state *ra = &file->f_ra;
3060         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, ra, file->f_mapping, vmf->pgoff);
3061         struct file *fpin = NULL;
3062         unsigned int mmap_miss;
3063
3064         /* If we don't want any read-ahead, don't bother */
3065         if (vmf->vma->vm_flags & VM_RAND_READ || !ra->ra_pages)
3066                 return fpin;
3067
3068         mmap_miss = READ_ONCE(ra->mmap_miss);
3069         if (mmap_miss)
3070                 WRITE_ONCE(ra->mmap_miss, --mmap_miss);
3071
3072         if (folio_test_readahead(folio)) {
3073                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3074                 page_cache_async_ra(&ractl, folio, ra->ra_pages);
3075         }
3076         return fpin;
3077 }
3078
3079 /**
3080  * filemap_fault - read in file data for page fault handling
3081  * @vmf:        struct vm_fault containing details of the fault
3082  *
3083  * filemap_fault() is invoked via the vma operations vector for a
3084  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
3085  *
3086  * The goto's are kind of ugly, but this streamlines the normal case of having
3087  * it in the page cache, and handles the special cases reasonably without
3088  * having a lot of duplicated code.
3089  *
3090  * vma->vm_mm->mmap_lock must be held on entry.
3091  *
3092  * If our return value has VM_FAULT_RETRY set, it's because the mmap_lock
3093  * may be dropped before doing I/O or by lock_folio_maybe_drop_mmap().
3094  *
3095  * If our return value does not have VM_FAULT_RETRY set, the mmap_lock
3096  * has not been released.
3097  *
3098  * We never return with VM_FAULT_RETRY and a bit from VM_FAULT_ERROR set.
3099  *
3100  * Return: bitwise-OR of %VM_FAULT_ codes.
3101  */
3102 vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf)
3103 {
3104         int error;
3105         struct file *file = vmf->vma->vm_file;
3106         struct file *fpin = NULL;
3107         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3108         struct inode *inode = mapping->host;
3109         pgoff_t max_idx, index = vmf->pgoff;
3110         struct folio *folio;
3111         vm_fault_t ret = 0;
3112         bool mapping_locked = false;
3113
3114         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3115         if (unlikely(index >= max_idx))
3116                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3117
3118         /*
3119          * Do we have something in the page cache already?
3120          */
3121         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3122         if (likely(folio)) {
3123                 /*
3124                  * We found the page, so try async readahead before waiting for
3125                  * the lock.
3126                  */
3127                 if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED))
3128                         fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, folio);
3129                 if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3130                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3131                         mapping_locked = true;
3132                 }
3133         } else {
3134                 /* No page in the page cache at all */
3135                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3136                 count_memcg_event_mm(vmf->vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3137                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3138                 fpin = do_sync_mmap_readahead(vmf);
3139 retry_find:
3140                 /*
3141                  * See comment in filemap_create_folio() why we need
3142                  * invalidate_lock
3143                  */
3144                 if (!mapping_locked) {
3145                         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
3146                         mapping_locked = true;
3147                 }
3148                 folio = __filemap_get_folio(mapping, index,
3149                                           FGP_CREAT|FGP_FOR_MMAP,
3150                                           vmf->gfp_mask);
3151                 if (!folio) {
3152                         if (fpin)
3153                                 goto out_retry;
3154                         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3155                         return VM_FAULT_OOM;
3156                 }
3157         }
3158
3159         if (!lock_folio_maybe_drop_mmap(vmf, folio, &fpin))
3160                 goto out_retry;
3161
3162         /* Did it get truncated? */
3163         if (unlikely(folio->mapping != mapping)) {
3164                 folio_unlock(folio);
3165                 folio_put(folio);
3166                 goto retry_find;
3167         }
3168         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_contains(folio, index), folio);
3169
3170         /*
3171          * We have a locked page in the page cache, now we need to check
3172          * that it's up-to-date. If not, it is going to be due to an error.
3173          */
3174         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3175                 /*
3176                  * The page was in cache and uptodate and now it is not.
3177                  * Strange but possible since we didn't hold the page lock all
3178                  * the time. Let's drop everything get the invalidate lock and
3179                  * try again.
3180                  */
3181                 if (!mapping_locked) {
3182                         folio_unlock(folio);
3183                         folio_put(folio);
3184                         goto retry_find;
3185                 }
3186                 goto page_not_uptodate;
3187         }
3188
3189         /*
3190          * We've made it this far and we had to drop our mmap_lock, now is the
3191          * time to return to the upper layer and have it re-find the vma and
3192          * redo the fault.
3193          */
3194         if (fpin) {
3195                 folio_unlock(folio);
3196                 goto out_retry;
3197         }
3198         if (mapping_locked)
3199                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3200
3201         /*
3202          * Found the page and have a reference on it.
3203          * We must recheck i_size under page lock.
3204          */
3205         max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
3206         if (unlikely(index >= max_idx)) {
3207                 folio_unlock(folio);
3208                 folio_put(folio);
3209                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3210         }
3211
3212         vmf->page = folio_file_page(folio, index);
3213         return ret | VM_FAULT_LOCKED;
3214
3215 page_not_uptodate:
3216         /*
3217          * Umm, take care of errors if the page isn't up-to-date.
3218          * Try to re-read it _once_. We do this synchronously,
3219          * because there really aren't any performance issues here
3220          * and we need to check for errors.
3221          */
3222         fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, fpin);
3223         error = filemap_read_folio(file, mapping, folio);
3224         if (fpin)
3225                 goto out_retry;
3226         folio_put(folio);
3227
3228         if (!error || error == AOP_TRUNCATED_PAGE)
3229                 goto retry_find;
3230         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3231
3232         return VM_FAULT_SIGBUS;
3233
3234 out_retry:
3235         /*
3236          * We dropped the mmap_lock, we need to return to the fault handler to
3237          * re-find the vma and come back and find our hopefully still populated
3238          * page.
3239          */
3240         if (folio)
3241                 folio_put(folio);
3242         if (mapping_locked)
3243                 filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
3244         if (fpin)
3245                 fput(fpin);
3246         return ret | VM_FAULT_RETRY;
3247 }
3248 EXPORT_SYMBOL(filemap_fault);
3249
3250 static bool filemap_map_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
3251 {
3252         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
3253
3254         /* Huge page is mapped? No need to proceed. */
3255         if (pmd_trans_huge(*vmf->pmd)) {
3256                 unlock_page(page);
3257                 put_page(page);
3258                 return true;
3259         }
3260
3261         if (pmd_none(*vmf->pmd) && PageTransHuge(page)) {
3262                 vm_fault_t ret = do_set_pmd(vmf, page);
3263                 if (!ret) {
3264                         /* The page is mapped successfully, reference consumed. */
3265                         unlock_page(page);
3266                         return true;
3267                 }
3268         }
3269
3270         if (pmd_none(*vmf->pmd))
3271                 pmd_install(mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
3272
3273         /* See comment in handle_pte_fault() */
3274         if (pmd_devmap_trans_unstable(vmf->pmd)) {
3275                 unlock_page(page);
3276                 put_page(page);
3277                 return true;
3278         }
3279
3280         return false;
3281 }
3282
3283 static struct folio *next_uptodate_page(struct folio *folio,
3284                                        struct address_space *mapping,
3285                                        struct xa_state *xas, pgoff_t end_pgoff)
3286 {
3287         unsigned long max_idx;
3288
3289         do {
3290                 if (!folio)
3291                         return NULL;
3292                 if (xas_retry(xas, folio))
3293                         continue;
3294                 if (xa_is_value(folio))
3295                         continue;
3296                 if (folio_test_locked(folio))
3297                         continue;
3298                 if (!folio_try_get_rcu(folio))
3299                         continue;
3300                 /* Has the page moved or been split? */
3301                 if (unlikely(folio != xas_reload(xas)))
3302                         goto skip;
3303                 if (!folio_test_uptodate(folio) || folio_test_readahead(folio))
3304                         goto skip;
3305                 if (!folio_trylock(folio))
3306                         goto skip;
3307                 if (folio->mapping != mapping)
3308                         goto unlock;
3309                 if (!folio_test_uptodate(folio))
3310                         goto unlock;
3311                 max_idx = DIV_ROUND_UP(i_size_read(mapping->host), PAGE_SIZE);
3312                 if (xas->xa_index >= max_idx)
3313                         goto unlock;
3314                 return folio;
3315 unlock:
3316                 folio_unlock(folio);
3317 skip:
3318                 folio_put(folio);
3319         } while ((folio = xas_next_entry(xas, end_pgoff)) != NULL);
3320
3321         return NULL;
3322 }
3323
3324 static inline struct folio *first_map_page(struct address_space *mapping,
3325                                           struct xa_state *xas,
3326                                           pgoff_t end_pgoff)
3327 {
3328         return next_uptodate_page(xas_find(xas, end_pgoff),
3329                                   mapping, xas, end_pgoff);
3330 }
3331
3332 static inline struct folio *next_map_page(struct address_space *mapping,
3333                                          struct xa_state *xas,
3334                                          pgoff_t end_pgoff)
3335 {
3336         return next_uptodate_page(xas_next_entry(xas, end_pgoff),
3337                                   mapping, xas, end_pgoff);
3338 }
3339
3340 vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3341                              pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff)
3342 {
3343         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3344         struct file *file = vma->vm_file;
3345         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3346         pgoff_t last_pgoff = start_pgoff;
3347         unsigned long addr;
3348         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, start_pgoff);
3349         struct folio *folio;
3350         struct page *page;
3351         unsigned int mmap_miss = READ_ONCE(file->f_ra.mmap_miss);
3352         vm_fault_t ret = 0;
3353
3354         rcu_read_lock();
3355         folio = first_map_page(mapping, &xas, end_pgoff);
3356         if (!folio)
3357                 goto out;
3358
3359         if (filemap_map_pmd(vmf, &folio->page)) {
3360                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3361                 goto out;
3362         }
3363
3364         addr = vma->vm_start + ((start_pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
3365         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3366         do {
3367 again:
3368                 page = folio_file_page(folio, xas.xa_index);
3369                 if (PageHWPoison(page))
3370                         goto unlock;
3371
3372                 if (mmap_miss > 0)
3373                         mmap_miss--;
3374
3375                 addr += (xas.xa_index - last_pgoff) << PAGE_SHIFT;
3376                 vmf->pte += xas.xa_index - last_pgoff;
3377                 last_pgoff = xas.xa_index;
3378
3379                 /*
3380                  * NOTE: If there're PTE markers, we'll leave them to be
3381                  * handled in the specific fault path, and it'll prohibit the
3382                  * fault-around logic.
3383                  */
3384                 if (!pte_none(*vmf->pte))
3385                         goto unlock;
3386
3387                 /* We're about to handle the fault */
3388                 if (vmf->address == addr)
3389                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3390
3391                 do_set_pte(vmf, page, addr);
3392                 /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
3393                 update_mmu_cache(vma, addr, vmf->pte);
3394                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3395                         xas.xa_index++;
3396                         folio_ref_inc(folio);
3397                         goto again;
3398                 }
3399                 folio_unlock(folio);
3400                 continue;
3401 unlock:
3402                 if (folio_more_pages(folio, xas.xa_index, end_pgoff)) {
3403                         xas.xa_index++;
3404                         goto again;
3405                 }
3406                 folio_unlock(folio);
3407                 folio_put(folio);
3408         } while ((folio = next_map_page(mapping, &xas, end_pgoff)) != NULL);
3409         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3410 out:
3411         rcu_read_unlock();
3412         WRITE_ONCE(file->f_ra.mmap_miss, mmap_miss);
3413         return ret;
3414 }
3415 EXPORT_SYMBOL(filemap_map_pages);
3416
3417 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3418 {
3419         struct address_space *mapping = vmf->vma->vm_file->f_mapping;
3420         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3421         vm_fault_t ret = VM_FAULT_LOCKED;
3422
3423         sb_start_pagefault(mapping->host->i_sb);
3424         file_update_time(vmf->vma->vm_file);
3425         folio_lock(folio);
3426         if (folio->mapping != mapping) {
3427                 folio_unlock(folio);
3428                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
3429                 goto out;
3430         }
3431         /*
3432          * We mark the folio dirty already here so that when freeze is in
3433          * progress, we are guaranteed that writeback during freezing will
3434          * see the dirty folio and writeprotect it again.
3435          */
3436         folio_mark_dirty(folio);
3437         folio_wait_stable(folio);
3438 out:
3439         sb_end_pagefault(mapping->host->i_sb);
3440         return ret;
3441 }
3442
3443 const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
3444         .fault          = filemap_fault,
3445         .map_pages      = filemap_map_pages,
3446         .page_mkwrite   = filemap_page_mkwrite,
3447 };
3448
3449 /* This is used for a general mmap of a disk file */
3450
3451 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3452 {
3453         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3454
3455         if (!mapping->a_ops->read_folio)
3456                 return -ENOEXEC;
3457         file_accessed(file);
3458         vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
3459         return 0;
3460 }
3461
3462 /*
3463  * This is for filesystems which do not implement ->writepage.
3464  */
3465 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3466 {
3467         if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_MAYWRITE))
3468                 return -EINVAL;
3469         return generic_file_mmap(file, vma);
3470 }
3471 #else
3472 vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf)
3473 {
3474         return VM_FAULT_SIGBUS;
3475 }
3476 int generic_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3477 {
3478         return -ENOSYS;
3479 }
3480 int generic_file_readonly_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
3481 {
3482         return -ENOSYS;
3483 }
3484 #endif /* CONFIG_MMU */
3485
3486 EXPORT_SYMBOL(filemap_page_mkwrite);
3487 EXPORT_SYMBOL(generic_file_mmap);
3488 EXPORT_SYMBOL(generic_file_readonly_mmap);
3489
3490 static struct folio *do_read_cache_folio(struct address_space *mapping,
3491                 pgoff_t index, filler_t filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3492 {
3493         struct folio *folio;
3494         int err;
3495
3496         if (!filler)
3497                 filler = mapping->a_ops->read_folio;
3498 repeat:
3499         folio = filemap_get_folio(mapping, index);
3500         if (!folio) {
3501                 folio = filemap_alloc_folio(gfp, 0);
3502                 if (!folio)
3503                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3504                 err = filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp);
3505                 if (unlikely(err)) {
3506                         folio_put(folio);
3507                         if (err == -EEXIST)
3508                                 goto repeat;
3509                         /* Presumably ENOMEM for xarray node */
3510                         return ERR_PTR(err);
3511                 }
3512
3513 filler:
3514                 err = filler(file, folio);
3515                 if (err < 0) {
3516                         folio_put(folio);
3517                         return ERR_PTR(err);
3518                 }
3519
3520                 folio_wait_locked(folio);
3521                 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
3522                         folio_put(folio);
3523                         return ERR_PTR(-EIO);
3524                 }
3525
3526                 goto out;
3527         }
3528         if (folio_test_uptodate(folio))
3529                 goto out;
3530
3531         if (!folio_trylock(folio)) {
3532                 folio_put_wait_locked(folio, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3533                 goto repeat;
3534         }
3535
3536         /* Folio was truncated from mapping */
3537         if (!folio->mapping) {
3538                 folio_unlock(folio);
3539                 folio_put(folio);
3540                 goto repeat;
3541         }
3542
3543         /* Someone else locked and filled the page in a very small window */
3544         if (folio_test_uptodate(folio)) {
3545                 folio_unlock(folio);
3546                 goto out;
3547         }
3548
3549         /*
3550          * A previous I/O error may have been due to temporary
3551          * failures.
3552          * Clear page error before actual read, PG_error will be
3553          * set again if read page fails.
3554          */
3555         folio_clear_error(folio);
3556         goto filler;
3557
3558 out:
3559         folio_mark_accessed(folio);
3560         return folio;
3561 }
3562
3563 /**
3564  * read_cache_folio - Read into page cache, fill it if needed.
3565  * @mapping: The address_space to read from.
3566  * @index: The index to read.
3567  * @filler: Function to perform the read, or NULL to use aops->read_folio().
3568  * @file: Passed to filler function, may be NULL if not required.
3569  *
3570  * Read one page into the page cache.  If it succeeds, the folio returned
3571  * will contain @index, but it may not be the first page of the folio.
3572  *
3573  * If the filler function returns an error, it will be returned to the
3574  * caller.
3575  *
3576  * Context: May sleep.  Expects mapping->invalidate_lock to be held.
3577  * Return: An uptodate folio on success, ERR_PTR() on failure.
3578  */
3579 struct folio *read_cache_folio(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3580                 filler_t filler, struct file *file)
3581 {
3582         return do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file,
3583                         mapping_gfp_mask(mapping));
3584 }
3585 EXPORT_SYMBOL(read_cache_folio);
3586
3587 static struct page *do_read_cache_page(struct address_space *mapping,
3588                 pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file, gfp_t gfp)
3589 {
3590         struct folio *folio;
3591
3592         folio = do_read_cache_folio(mapping, index, filler, file, gfp);
3593         if (IS_ERR(folio))
3594                 return &folio->page;
3595         return folio_file_page(folio, index);
3596 }
3597
3598 struct page *read_cache_page(struct address_space *mapping,
3599                         pgoff_t index, filler_t *filler, struct file *file)
3600 {
3601         return do_read_cache_page(mapping, index, filler, file,
3602                         mapping_gfp_mask(mapping));
3603 }
3604 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page);
3605
3606 /**
3607  * read_cache_page_gfp - read into page cache, using specified page allocation flags.
3608  * @mapping:    the page's address_space
3609  * @index:      the page index
3610  * @gfp:        the page allocator flags to use if allocating
3611  *
3612  * This is the same as "read_mapping_page(mapping, index, NULL)", but with
3613  * any new page allocations done using the specified allocation flags.
3614  *
3615  * If the page does not get brought uptodate, return -EIO.
3616  *
3617  * The function expects mapping->invalidate_lock to be already held.
3618  *
3619  * Return: up to date page on success, ERR_PTR() on failure.
3620  */
3621 struct page *read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
3622                                 pgoff_t index,
3623                                 gfp_t gfp)
3624 {
3625         return do_read_cache_page(mapping, index, NULL, NULL, gfp);
3626 }
3627 EXPORT_SYMBOL(read_cache_page_gfp);
3628
3629 /*
3630  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct I/O write.
3631  */
3632 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
3633 {
3634         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3635         char pathname[128];
3636         char *path;
3637
3638         errseq_set(&filp->f_mapping->wb_err, -EIO);
3639         if (__ratelimit(&_rs)) {
3640                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
3641                 if (IS_ERR(path))
3642                         path = "(unknown)";
3643                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
3644                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
3645                         current->comm);
3646         }
3647 }
3648
3649 ssize_t
3650 generic_file_direct_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3651 {
3652         struct file     *file = iocb->ki_filp;
3653         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3654         struct inode    *inode = mapping->host;
3655         loff_t          pos = iocb->ki_pos;
3656         ssize_t         written;
3657         size_t          write_len;
3658         pgoff_t         end;
3659
3660         write_len = iov_iter_count(from);
3661         end = (pos + write_len - 1) >> PAGE_SHIFT;
3662
3663         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
3664                 /* If there are pages to writeback, return */
3665                 if (filemap_range_has_page(file->f_mapping, pos,
3666                                            pos + write_len - 1))
3667                         return -EAGAIN;
3668         } else {
3669                 written = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos,
3670                                                         pos + write_len - 1);
3671                 if (written)
3672                         goto out;
3673         }
3674
3675         /*
3676          * After a write we want buffered reads to be sure to go to disk to get
3677          * the new data.  We invalidate clean cached page from the region we're
3678          * about to write.  We do this *before* the write so that we can return
3679          * without clobbering -EIOCBQUEUED from ->direct_IO().
3680          */
3681         written = invalidate_inode_pages2_range(mapping,
3682                                         pos >> PAGE_SHIFT, end);
3683         /*
3684          * If a page can not be invalidated, return 0 to fall back
3685          * to buffered write.
3686          */
3687         if (written) {
3688                 if (written == -EBUSY)
3689                         return 0;
3690                 goto out;
3691         }
3692
3693         written = mapping->a_ops->direct_IO(iocb, from);
3694
3695         /*
3696          * Finally, try again to invalidate clean pages which might have been
3697          * cached by non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages()
3698          * if the source of the write was an mmap'ed region of the file
3699          * we're writing.  Either one is a pretty crazy thing to do,
3700          * so we don't support it 100%.  If this invalidation
3701          * fails, tough, the write still worked...
3702          *
3703          * Most of the time we do not need this since dio_complete() will do
3704          * the invalidation for us. However there are some file systems that
3705          * do not end up with dio_complete() being called, so let's not break
3706          * them by removing it completely.
3707          *
3708          * Noticeable example is a blkdev_direct_IO().
3709          *
3710          * Skip invalidation for async writes or if mapping has no pages.
3711          */
3712         if (written > 0 && mapping->nrpages &&
3713             invalidate_inode_pages2_range(mapping, pos >> PAGE_SHIFT, end))
3714                 dio_warn_stale_pagecache(file);
3715
3716         if (written > 0) {
3717                 pos += written;
3718                 write_len -= written;
3719                 if (pos > i_size_read(inode) && !S_ISBLK(inode->i_mode)) {
3720                         i_size_write(inode, pos);
3721                         mark_inode_dirty(inode);
3722                 }
3723                 iocb->ki_pos = pos;
3724         }
3725         if (written != -EIOCBQUEUED)
3726                 iov_iter_revert(from, write_len - iov_iter_count(from));
3727 out:
3728         return written;
3729 }
3730 EXPORT_SYMBOL(generic_file_direct_write);
3731
3732 ssize_t generic_perform_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i)
3733 {
3734         struct file *file = iocb->ki_filp;
3735         loff_t pos = iocb->ki_pos;
3736         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3737         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
3738         long status = 0;
3739         ssize_t written = 0;
3740
3741         do {
3742                 struct page *page;
3743                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
3744                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
3745                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
3746                 void *fsdata;
3747
3748                 offset = (pos & (PAGE_SIZE - 1));
3749                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
3750                                                 iov_iter_count(i));
3751
3752 again:
3753                 /*
3754                  * Bring in the user page that we will copy from _first_.
3755                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
3756                  * same page as we're writing to, without it being marked
3757                  * up-to-date.
3758                  */
3759                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes) == bytes)) {
3760                         status = -EFAULT;
3761                         break;
3762                 }
3763
3764                 if (fatal_signal_pending(current)) {
3765                         status = -EINTR;
3766                         break;
3767                 }
3768
3769                 status = a_ops->write_begin(file, mapping, pos, bytes,
3770                                                 &page, &fsdata);
3771                 if (unlikely(status < 0))
3772                         break;
3773
3774                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
3775                         flush_dcache_page(page);
3776
3777                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
3778                 flush_dcache_page(page);
3779
3780                 status = a_ops->write_end(file, mapping, pos, bytes, copied,
3781                                                 page, fsdata);
3782                 if (unlikely(status != copied)) {
3783                         iov_iter_revert(i, copied - max(status, 0L));
3784                         if (unlikely(status < 0))
3785                                 break;
3786                 }
3787                 cond_resched();
3788
3789                 if (unlikely(status == 0)) {
3790                         /*
3791                          * A short copy made ->write_end() reject the
3792                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
3793                          * halfway through, might be a race with munmap,
3794                          * might be severe memory pressure.
3795                          */
3796                         if (copied)
3797                                 bytes = copied;
3798                         goto again;
3799                 }
3800                 pos += status;
3801                 written += status;
3802
3803                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3804         } while (iov_iter_count(i));
3805
3806         return written ? written : status;
3807 }
3808 EXPORT_SYMBOL(generic_perform_write);
3809
3810 /**
3811  * __generic_file_write_iter - write data to a file
3812  * @iocb:       IO state structure (file, offset, etc.)
3813  * @from:       iov_iter with data to write
3814  *
3815  * This function does all the work needed for actually writing data to a
3816  * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
3817  * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
3818  * do direct IO or a standard buffered write.
3819  *
3820  * It expects i_rwsem to be grabbed unless we work on a block device or similar
3821  * object which does not need locking at all.
3822  *
3823  * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
3824  * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
3825  * avoid syncing under i_rwsem.
3826  *
3827  * Return:
3828  * * number of bytes written, even for truncated writes
3829  * * negative error code if no data has been written at all
3830  */
3831 ssize_t __generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3832 {
3833         struct file *file = iocb->ki_filp;
3834         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
3835         struct inode    *inode = mapping->host;
3836         ssize_t         written = 0;
3837         ssize_t         err;
3838         ssize_t         status;
3839
3840         /* We can write back this queue in page reclaim */
3841         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
3842         err = file_remove_privs(file);
3843         if (err)
3844                 goto out;
3845
3846         err = file_update_time(file);
3847         if (err)
3848                 goto out;
3849
3850         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
3851                 loff_t pos, endbyte;
3852
3853                 written = generic_file_direct_write(iocb, from);
3854                 /*
3855                  * If the write stopped short of completing, fall back to
3856                  * buffered writes.  Some filesystems do this for writes to
3857                  * holes, for example.  For DAX files, a buffered write will
3858                  * not succeed (even if it did, DAX does not handle dirty
3859                  * page-cache pages correctly).
3860                  */
3861                 if (written < 0 || !iov_iter_count(from) || IS_DAX(inode))
3862                         goto out;
3863
3864                 pos = iocb->ki_pos;
3865                 status = generic_perform_write(iocb, from);
3866                 /*
3867                  * If generic_perform_write() returned a synchronous error
3868                  * then we want to return the number of bytes which were
3869                  * direct-written, or the error code if that was zero.  Note
3870                  * that this differs from normal direct-io semantics, which
3871                  * will return -EFOO even if some bytes were written.
3872                  */
3873                 if (unlikely(status < 0)) {
3874                         err = status;
3875                         goto out;
3876                 }
3877                 /*
3878                  * We need to ensure that the page cache pages are written to
3879                  * disk and invalidated to preserve the expected O_DIRECT
3880                  * semantics.
3881                  */
3882                 endbyte = pos + status - 1;
3883                 err = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, endbyte);
3884                 if (err == 0) {
3885                         iocb->ki_pos = endbyte + 1;
3886                         written += status;
3887                         invalidate_mapping_pages(mapping,
3888                                                  pos >> PAGE_SHIFT,
3889                                                  endbyte >> PAGE_SHIFT);
3890                 } else {
3891                         /*
3892                          * We don't know how much we wrote, so just return
3893                          * the number of bytes which were direct-written
3894                          */
3895                 }
3896         } else {
3897                 written = generic_perform_write(iocb, from);
3898                 if (likely(written > 0))
3899                         iocb->ki_pos += written;
3900         }
3901 out:
3902         current->backing_dev_info = NULL;
3903         return written ? written : err;
3904 }
3905 EXPORT_SYMBOL(__generic_file_write_iter);
3906
3907 /**
3908  * generic_file_write_iter - write data to a file
3909  * @iocb:       IO state structure
3910  * @from:       iov_iter with data to write
3911  *
3912  * This is a wrapper around __generic_file_write_iter() to be used by most
3913  * filesystems. It takes care of syncing the file in case of O_SYNC file
3914  * and acquires i_rwsem as needed.
3915  * Return:
3916  * * negative error code if no data has been written at all of
3917  *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
3918  * * number of bytes written, even for truncated writes
3919  */
3920 ssize_t generic_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
3921 {
3922         struct file *file = iocb->ki_filp;
3923         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
3924         ssize_t ret;
3925
3926         inode_lock(inode);
3927         ret = generic_write_checks(iocb, from);
3928         if (ret > 0)
3929                 ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
3930         inode_unlock(inode);
3931
3932         if (ret > 0)
3933                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
3934         return ret;
3935 }
3936 EXPORT_SYMBOL(generic_file_write_iter);
3937
3938 /**
3939  * filemap_release_folio() - Release fs-specific metadata on a folio.
3940  * @folio: The folio which the kernel is trying to free.
3941  * @gfp: Memory allocation flags (and I/O mode).
3942  *
3943  * The address_space is trying to release any data attached to a folio
3944  * (presumably at folio->private).
3945  *
3946  * This will also be called if the private_2 flag is set on a page,
3947  * indicating that the folio has other metadata associated with it.
3948  *
3949  * The @gfp argument specifies whether I/O may be performed to release
3950  * this page (__GFP_IO), and whether the call may block
3951  * (__GFP_RECLAIM & __GFP_FS).
3952  *
3953  * Return: %true if the release was successful, otherwise %false.
3954  */
3955 bool filemap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp)
3956 {
3957         struct address_space * const mapping = folio->mapping;
3958
3959         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3960         if (folio_test_writeback(folio))
3961                 return false;
3962
3963         if (mapping && mapping->a_ops->release_folio)
3964                 return mapping->a_ops->release_folio(folio, gfp);
3965         return try_to_free_buffers(folio);
3966 }
3967 EXPORT_SYMBOL(filemap_release_folio);